การศึกษาการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันโดยใชกรดที่เหลือจากโรงงานผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

Study on Diethyl Ether Produced from Dehydration Reaction by Using Acid Residue from Biodiesel Plant as Catalyst

ชัชวาล ชเลิศเพ็ชรChatchawal Chalertphet

วิทยานิพนธนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

มหาวิทยาลัยสงขลานครินทรA Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of

Master of Engineering in Chemical EngineeringPrince of Songkla University

2552ลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร (1)

(2)

ชื่อวิทยานิพนธ การศึกษาการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันโดยใชกรดที่เหลือจากโรงงานผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

ผูเขียน นายชัชวาล ชเลิศเพ็ชร สาขาวิชา วิศวกรรมเคมี

อาจารยที่ปรึกษาวิทยานิพนธหลัก คณะกรรมการสอบ

………………………...................................... ………………………………….ประธานกรรมการ(ผูชวยศาสตราจารย ดร.ลือพงศ แกวศรีจันทร) (ผูชวยศาสตราจารย ดร.ผกามาศ เจษฎพัฒนานนท)

……………………………………….......กรรมการอาจารยที่ปรึกษาวิทยานิพนธรวม (ผูชวยศาสตราจารย ดร.ลือพงศ แกวศรีจันทร)

………………………….................................. ..……………………………………….....กรรมการ(ดร.สุธรรม สุขมณี) (ผูชวยศาสตราจารย ดร.กุลชนาฐ ประเสริฐสิทธิ์)

…………………………………………...กรรมการ(ดร.สุธรรม สุขมณี)

…………………………………………...กรรมการ (รองศาสตราจารย ดร.กัลยา ศรีสุวรรณ)

บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร อนุมัติใหนับวิทยานิพนธฉบับนี้เปน สวนหนึ่งของการศึกษา ตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

.…………………………….………….(รองศาสตราจารย ดร.เกริกชัย ทองหนู)

คณบดีบัณฑิตวิทยาลัย

(3)

ชื่อวิทยานิพนธ การศึกษาการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันโดยใชกรดที่เหลือจากโรงงานผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

ผูเขียน นายชัชวาล ชเลิศเพ็ชรสาขาวิชา วิศวกรรมเคมีปการศึกษา 2552

บทคัดยอการผลิตไบโอดีเซลโดยใชปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันระหวาง กรดไขมันอิสระจาก

สวนกลั่นน้ํามันปาลมและเมทานอล จะมีเมทานอลสวนเกินเหลือซึ่งองคประกอบของเมทานอลสวนเกินจะประกอบดวย น้ํา และกรดซัลฟวริก งานวิจัยนี้ไดศึกษาการนํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์มาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา สําหรับปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อผลิตไดเอทิลอีเทอร ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลถูกศึกษาในถังปฏิกรณแบบกะ ซึ่งศึกษาจากตัวแปร 3 ตัวแปร ที่มีผลตอผลไดของไดเอทิลอีเทอรไดแก อุณหภูมิสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส ระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 ถึง 60 นาที และการผสมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์กับกรดที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลในอัตราสวน 1:10.83 ถึง 1:65 โดยน้ําหนัก เพื่อใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งจากการศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมพบวาอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 160 องศาเซลเซียส ระยะเวลาที่เหมาะสมสําหรับการเกิดปฏิกิริยาคือ 15 นาที จากผลการทดลองที่สภาวะที่เหมาะสมพบวา คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเปน 0.44 และ 0.68 เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล และกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ เปนตัวเรงปฏิกิริยาตามลําดับ นอกจากนี้อัตราการผสมกรดซัลฟวริกกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล ที่อัตรา 1:16.22 โดยน้ําหนัก เปนอัตราที่เหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรถึง 0.7

(4)

Thesis Title Study on Diethyl Ether Produced from Dehydration Reaction by Using Acid Residue from Biodiesel Plant as Catalyst

Author Mr. Chatchawal ChalertphetMajor Program Chemical EngineeringAcademic Year 2009

ABSTRACTBiodiesel production via esterification reaction between palm fatty acid distillate (PFAD)

and methanol induced a lot of excess methanol which contained water and sulfuric acid. This study used residual sulfuric acid from the esterification and pure sulfuric acid as catalyst for dehydration reaction of ethanol to diethyl ether. The dehydration of ethanol was taken place in batch reactor. Three reaction parameters were investigated concern yield of diethyl ether; temperature from 130 to 170 C, reaction time from 5 to 60 minutes, and ratio of combination pure sulfuric acid with residual sulfuric acid from biodiesel production in range 1:10.83 to 1:65 by weight. The optimum conditions resulted of reaction were 160 C, 15 minutes that yield of diethyl ether were 0.44 and 0.68 by using residual sulfuric acid from biodiesel production and pure sulfuric acid as catalyst, respectively. In addition, the combination pure sulfuric acid with residual sulfuric acid from biodiesel production at ratio of 1:16.22 by weight to be the optimum ratio that could increase yield of diethyl ether to 0.7

(6)

สารบัญ

เรื่อง หนารายการตาราง (8)รายการภาพประกอบ (11)บทที่ 1 บทนํา 1 1.1 บทนําตนเรื่อง 1 1.2 วัตถุประสงค 3 1.3 ประโยชนที่ไดรับจากการวิจัย 3บทที่ 2 ตรวจเอกสาร 4 2.1 ไดเอทิลอีเทอร (Diethyl ether) 4 2.2 เอทานอล (Ethanol) 12 2.3 กรดซัลฟวริก (Sulfuric Acid) 17 2.4 ตัวเรงปฏิกิริยาเคมี (Catalyst) 20 2.5 ไบโอดีเซล (Biodiesel) 22 2.6 งานวิจัยที่เกี่ยวของ 25บทที่ 3 วิธีการทดลอง 29 3.1 วัสดุ 29 3.2 อุปกรณ 29 3.3 วิธีการศึกษา 35บทที่ 4 ผลและวิจารณ 40 4.1 ลักษณะและคุณสมบัติของตัวเร งปฏิกิริยา 40

4.2 ผลของอุณหภูมิตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร 42 4.3 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิล 51 อีเทอร 4.4 ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการ 59

ผลิตไบโอดีเซลตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร 4.5 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของ 62

เอทานอล

(7)

สารบัญ (ตอ)

เรื่อง หนา 4.6 การประเมินคาใชจายที่สามารถลดลงเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับ 64

กรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาบทที่ 5 สรุป 66 5.1 ขอสรุปผลการวิจัย 66 5.2 ขอเสนอแนะ 68เอกสารอางอิง 70ภาคผนวก 74 ภาคผนวก ก วิธีการวิเคราะห 75 ภาคผนวก ข กราฟมาตรฐานสําหรับสารละลายเอทานอล-น้ําและสารละลาย 89

ไดเอทิลอีเทอร-เอทานอล ภาคผนวก ค ขอมูลดิบ 93 ภาคผนวก ง ตัวอยางการคํานวณ 123 ประวัติผูแตง 126

(8)

รายการตาราง

ตารางที่ หนา1 สมบัติทางกายภาพของไดเอทิลอีเทอร 42 สมบัติทางกายภาพของเอทานอล 133 สมบัติทางกายภาพของกรดซัลฟวริก 184 ปริมาณการเติมกรดบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส เพื่อ 62 เพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณกรดบริสุทธิ์ที่สามารถประหยัดได5 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลหลังจากถูกใชเปน 63 ตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล6 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์หลังจากถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน 63 ของเอทานอล7 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลผสมกับกรดซัลฟวริก 64 บริสุทธิ์หลังจากถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล8 การเปรียบเทียบคาใชจายของกรดซัลฟวริกที่ใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับการผลิต 65 ไดเอทิลอีเทอร 1 กิโลกรัมก.1 น้ําหนักของเอทานอลและน้ําที่ความเขมขนตางๆ สําหรับเตรียมสารละลายมาตรฐาน 75ก.2 น้ําหนักของไดเอทิลอีเทอรและน้ําที่ความเขมขนตางๆ สําหรับเตรียมสารละลาย 76 มาตรฐาน ก.3 สภาวะที่ใชในการวิเคราะหสารตัวอยางดวยเครื่องแกสโครมาโทกราฟ 77 ข.1 อัตราสวนพื้นที่เอทานอลตอ 1-โพรพานอลที่ความเขมขนตางๆของสารละลาย 89 เอทานอลข.2 อัตราสวนพื้นที่ไดเอทิลอีเทอรตอ 1-โพรพานอลที่ความเขมขนตางๆของสาร 91 ละลายไดเอทิลอีเทอรค.1 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 93 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

(9)

รายการตาราง (ตอ)

ตารางที่ หนาค.2 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 95 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาค.3 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 97 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ค.4 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 99 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ค.5 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 101 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ค.6 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 103 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัว เรงปฏิกิริยาค.7 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 105 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัว เรงปฏิกิริยาค.8 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 107 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัว เรงปฏิกิริยาค.9 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 109 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัว เรงปฏิกิริยา

(10)

รายการตาราง (ตอ)

ตารางที่ หนาค.10 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 111 ตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัว เรงปฏิกิริยาค.11 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 113 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ปริมาณตางๆค.12 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 115 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ปริมาณตางๆค.13 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 117 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ปริมาณตางๆค.14 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 119 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ปริมาณตางๆค.15 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 121 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ปริมาณตางๆง.1 องคประกอบของผลิตภัณฑจากการทดลองครั้งที่ 3 ที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส 123 และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการ ผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

(11)

รายการภาพประกอบ

ภาพประกอบที่ หนา1 การแตกตัวของเอทานอลซึ่งสามารถเกิดไดหลายรูปแบบที่ตางกัน 92 กระบวนการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรม 143 แผนภาพพลังงานศักยของปฏิกิริยาที่มีตัวเรงปฏิกิริยาเปรียบเทียบกับปฏิกิริยาที่ไมมี 20 ตัวเรงปฏิกิริยา 4 ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่มีตัวเรงปฏิกิริยาวิวิธพันธุมาเกี่ยวของ 225 ระบบการผลิตไดเอทิลอีเทอร 306 ถังปฏิกรณแบบกะสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอร 317 ตูควบคุมอุณหภูมิ 318 เทอรโมคัปเปลชนิด K 329 ทอแกวคอนเดนเซอร 3310 อุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑ 3311 ขวดแกวกนกลม 3412 เครื่องแกสโครมาโทกราฟ SHIMADZU รุน 14B ดีเทคเตอรแบบ FID 3513 เมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล 35 ก. กอนผานการกลั่นแยกเมทานอล ข. หลังผานการกลั่นแยกเมทานอล 14 เครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุน 3615 รอยละโดยน้ําหนักองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิต 41 ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันที่ไมไดผานการกลั่นแยกเมทานอล 16 รอยละโดยน้ําหนักองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิต 42 ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันเมื่อผานการกลั่นแยกเมทานอล 17 ผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจาก 43 การผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา18 ผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปน 44 ตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

(12)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

ภาพประกอบที่ หนา19 ผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือจากการทําปฏิกิริยาใน 46 ผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา20 ผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือจากการทําปฏิกิริยาใน 47 ผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 21 ผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑหลังเกิดปฏิกิริยาเมื่อใช 48 กรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 22 ผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑหลังเกิดปฏิกิริยาเมื่อใช 49 กรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 23 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเมื่อใชกรด 52 ซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 24 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเมื่อใชกรด 53 ซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 25 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือใน 54 ผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา26 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือใน 55 ผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา27 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเมื่อ 57 ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ ตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

(13)

รายการภาพประกอบ (ตอ)

ภาพประกอบที่ หนา28 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเมื่อ 58 ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา 29 ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต 60 ไบโอดีเซลตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทํา ปฏิกิริยา 15 นาที และที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา30 คาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรโดยใชตัวเรงปฏิกิริยาชนิดตางๆเมื่อทดลอง 61 ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาทีก.1 เครื่อง Karl Fisher Coulometer ของบริษัท Mettler รุน DL39 78ก.2 สวนประกอบของเครื่อง Karl Fisher Coulometer 80ก.3 การจัดเตรียมเครื่องมือสําหรับการไทเทรตกรด 88ข.1 ความสัมพันธระหวางอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของเอทานอลตอพื้นที่ใตกราฟของ 90 1-โพรพานอล กับความเขมขนของสารละลายเอทานอลข.2 ความสัมพันธระหวางอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของไดเอทิลอีเทอรตอพื้นที่ใตกราฟ 92 ของ 1-โพรพานอล กับความเขมขนของสารละลายไดเอทิลอีเทอร

บทที่ 1

บทนํา

1.1 บทนําตนเรื่อง

จากปญหาวิกฤตเศรษฐกิจในปจจุบันทําใหอุตสาหกรรมหลายๆ ดานตองปดตัวลงสวนอุตสาหกรรมที่สามารถอยูรอดไดตองพยายามดิ้นรนอยางหนักเพื่อความอยูรอด โดยใชวิธีการตางๆ มาชวยใหธุรกิจสามารถดําเนินกิจการตอไปไดเชน การลดกําลังการผลิตหรือแมแตการปลดพนักงานออกเพื่อแบงเบาภาระคาใชจายและหนี้สิน ผลจากการลดกําลังการผลิตของอุตสาหกรรมตางๆ ทําใหการใชน้ํามันและเชื้อเพลิงชนิดตางๆ ลดลงซึ่งสงผลใหราคาน้ํามันลดลงอยางรวดเร็ว ทําใหในชวงสิ้นป 2551 ประชาชนผูใชรถยนตและรถจักรยานยนตพอใจกับราคาน้ํามันที่ถูกลงเพราะจากราคาน้ํามันดิบในตลาดโลกที่เคยสูงเกือบถึง 150 ดอลลารตอบารเรล เมื่อกลางป 2551 ไดลดลงต่ํากวา 45 ดอลลารตอบารเรล และจากการเกิดวิกฤติเศรษฐกิจโลกในป 2551 – 2552 อาจทําใหความตองการใชน้ํามันในภาคอุตสาหกรรมมีแนวโนมลดลง โดยหลักการที่กลาววายิ่งน้ํามันมีราคาถูกลงยิ่งดี ซึ่งเปนเพียงความคิดที่ถูกตองในระยะสั้น เพราะในระยะยาวกลับเปนเรื่องที่อันตรายสําหรับทุกฝาย ราคาน้ํามันที่ต่ําลงอาจจะทําใหการลงทุนในภาคอุตสาหกรรมน้ํามันลดลง ซึ่งอาจสงผลใหเกิดปญหาปริมาณน้ํามันไมเพียงพอสําหรับใชงานในอนาคต นอกจากนี้จากผลกระทบดังกลาว ประชาชนอาจเกิดความชะลาใจและละเลยนิสัยประหยัดพลังงาน ซึ่งผลที่ตามมาคือมีการใชน้ํามันมากขึ้น โดยอาจสงผลใหเสถียรภาพของประเทศที่พึ่งพาการสงออกน้ํามันเปนรายไดหลักลดลง โดยเฉพาะประเทศในตะวันออกกลางซึ่งผลที่จะตามมาก็คือราคาน้ํามันเกิดความผันผวนและหวนกลับมาแพงดังเดิม โดยเฉพาะอยางยิ่งเมื่อเศรษฐกิจโลกกลับมาฟนตัวใหมภายในป 2555

ราคาน้ํามันที่ต่ําลงในเวลานี้ทําใหกลุมประเทศผูสงออกน้ํามันหรือ “โอเปก” ไมอาจนิ่งเฉยได จึงตองเรงหาวิธีการพยุงราคาน้ํามันเพื่อรักษาเสถียรภาพของราคาน้ํามัน ซึ่งที่ผานมาโอเปกไดลดกําลังการผลิตน้ํามัน เพื่อหวังใหราคาน้ํามันดีดตัวสูงขึ้นแตผลที่ไดรับก็ยังไมดีพอที่จะทําใหราคาน้ํามันสูงขึ้น จึงไดมีการเสนอแนวทางสําหรับการแกปญหาโดยการลดกําลังการผลิต ซึ่งจากขอเสนอดังกลาวทําใหสมาชิกโอเปกแบงออกเปน 2 ฝายโดยฝายแรกประกอบดวยประเทศลิเบีย

1

2

อิหราน และเวเนซุเอลา ที่ตางก็ตองการใหลดกําลังการผลิต สวนอีกฝายประกอบดวยประเทศซาอุดีอาระเบียซึ่งไดคัดคานและลังเลกับการแกไขปญหาโดยการลดกําลังการผลิตน้ํามัน

ปญหาที่สําคัญที่สุดเมื่อราคาน้ํามันต่ําจนสามารถซื้อหาไดงาย คือการลงทุนและพัฒนา “พลังงานทางเลือก” เชน พลังงานชีวภาพ เชื้อเพลิงชีวภาพ พลังงานแสงอาทิตยและพลังงานลมเปนตน เกิดการหยุดชะงักลง ซึ่งจะสงผลใหมนุษยตองกลับมาพึ่งพาน้ํามันและพลังงานไฮโดรคารบอนเชนเดิม ผลที่ตามมาก็คือเกิดการปลอยแกสเรือนกระจกเพิ่มมากขึ้นจนทําใหเกิดภาวะโลกรอนหนักกวาเดิม จากปญหาขางตนจึงทําใหเราไมควรมองขามการใชพลังงานทดแทนหรือพลังงานทางเลือก เพื่อเปนการปองกันไมใหเกิดวิกฤตพลังงานเมื่อเศรษฐกิจโลกฟนตัวกลับมาดีดังเดิม ดังนั้นทุกคนควรจะตระหนักและนึกถึงเรื่องการใชงานพลังงานทางเลือกใหมากขึ้น(http://www.thairath.co.th/news.php?section=international04&content=115135)

พลังงานทางเลือกเปนพลังงานที่สะอาด ซึ่ ง เมื่อนํามาใชงานจะเกิดแกสคารบอนไดออกไซดในปริมาณนอยกวาการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียม ในปจจุบันพลังงานทางเลือกมีใหเลือกใชหลากหลายชนิดไดแก แกสโซฮอล ชีวมวล เชื้อเพลิงชีวภาพและไบโอดีเซลเปนตน โดยเฉพาะอยางยิ่งไบโอดีเซล ซึ่งไดรับความสนใจในขณะนี้ เนื่องจากวัตถุดิบที่ใชสามารถหาไดงายเชน น้ํามันจากพืชน้ํามัน น้ํามันที่เหลือจากการทอดหรือไขมันจากสัตวเปนตน กระบวนการผลิตไบโอดีเซลในปจจุบันสามารถผลิตไดจาก 2 ปฎิกิริยาคือปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชัน (ใชกรดเปนตัวเรงปฏิกิริยา) และปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟเคชัน (ใชดางเปนตัวเรงปฏิกิริยา) สําหรับการผลิตไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันจําเปนตองใชกรดเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยทั่วไปจะใชกรดซัลฟวริกความเขมขนรอยละ 98 โดยน้ําหนัก ในปริมาณรอยละ 0 – 10 โดยน้ําหนัก ผลิตภัณฑที่ไดจากการผลิตไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันจะแยกชั้นเปนของเหลว 2 สวน โดยสวนลางจะประกอบดวยไบโอดีเซลหรือเมทิลเอสเตอร สําหรับสวนบนเปนเมทานอลสวนเกินที่ประกอบดวยเมทานอล น้ําและกรด ซึ่งเมื่อสิ้นสุดกระบวนการผลิตจะมีกรดเหลืออยูในสวน เมทานอลสวนเกิน กรดที่เหลือจะถูกกําจัดดวยวิธีการลางดวยน้ําหรือการสะเทินดวยดางเพื่อลดความเปนกรดกอนที่จะนําไปทิ้ง การกําจัดกรดดวยวิธีดังกลาวเปนการทิ้งกรดโดยเปลาประโยชน ในงานวิจัยนี้จึงไดพยายามหาวิธีการสําหรับนํากรดที่เหลือกลับมาใชใหม ดังนั้นในงานวิจัยจึงไดนํากรดที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลมาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอร โดยกรดที่นํามาใชไดจากสวนเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล ซึ่งไดผานการกลั่นแยก เมทานอล

การผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลในปจจุบัน ตัวเรงปฏิกิริยาที่ใชมีทั้งในรูปของแข็งและของเหลว การใชตัวเรงปฏิกิริยาในรูปของแข็งสําหรับการผลิต

3

ไดเอทิลอีเทอรจะใชสารประกอบประเภทอะลูมินา โดยบรรจุอยูภายในทอตรงเชนเดียวกับงานวิจัยของ Haber และคณะ (2002) และ Zaki (2005) เมื่อทําการผลิตไดเอทิลอีเทอรปฏิกิริยาจะเกิดในเฟสของแกส ซึ่งขอดีตัวเรงของปฏิกิริยาชนิดของแข็งคือสามารถนําตัวเรงปฏิกิริยากลับมาใชใหม โดยผานกระบวนการฟนฟูสภาพ ขอเสียคือตองใชระยะเวลาในการผลิตนานเพื่อใหไดไดเอทิลอีเทอรปริมาณมากและสิ้นเปลืองพลังงาน สวนการใชตัวเรงปฏิกิริยาในรูปของเหลวจําเปนตองใชกรดความเขมขนสูง โดยผลิตในถังปฏิกรณแบบกะซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นในเฟสของเหลว ขอดีตัวเรงของปฏิกิริยาชนิดของเหลวคือ สามารถผลิตไดเอทิลอีเทอรไดปริมาณมากกวาเมื่อใชระยะเวลาสําหรับการผลิตเทากับการผลิตที่ใชตัวเรงปฏิกิริยาชนิดของแข็ง สวนขอเสียคือในการผลิตไดเอทิลอีเทอรจะตองเติมกรดซัลฟวริกใหมในการผลิตแตละครั้ง จึงทําใหเปนการสิ้นเปลืองปริมาณกรด ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงไดนํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลกลับมาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอร เพื่อเปนการลดคาใชจายของกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่นํามาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

1.2 วัตถุประสงคของโครงการ

ศึกษาการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากเอทานอล บริสุทธิ์ในปฏิกรณแบบกะ โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันเปนตัวเรงปฏิกิริยา

1.3 ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ

(1) สามารถเพิ่มมูลคาใหแกกรดซัลฟวริกที่เหลือจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชัน

(2) สามารถหาสภาวะที่เหมาะสมสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยา ดีไฮเดรชันของเอทานอลในถังปฏิกรณแบบกะ

(3) ทราบถึงอิทธิพลของอุณหภูมิและระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยาที่มีตอผลไดของไดเอทิลอีเทอร

(4) เพื่อเปนทางเลือกหนึ่งสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอร

บทที่ 2

ตรวจเอกสาร

2.1 ไดเอทิลอีเทอร (Diethyl ether)

ไดเอทิลอีเทอรเปนที่รูจักกันดีในชื่ออีเทอรหรืออีทอกซี่อีเทอร ไดเอทิลอีเทอรเปนสารเคมีที่สะอาด เปนของเหลวไมมีสีซึ่งมีความไวไฟสูงเนื่องจากมีจุดเดือดที่ต่ําและไดเอทิลอีเทอรมีลักษณะเฉพาะของกลิ่นที่คอนขางแรง ในปจจุบันไดเอทิลอีเทอรมักจะถูกนําไปใชงานเปนตัวทําละลายและยาสลบ สมบัติทางกายภาพตางๆ ของไดเอทิลอีเทอรสามารถแสดงไดดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1 สมบัติทางกายภาพของไดเอทิลอีเทอร

Properties Diethyl etherMolecular formula C4H10O or C2H5OC2H5

Molar mass (g/mol) 74.12Appearance clear, colorless liquidDensity (g/ml@liquid) 0.7134Melting point (°C, K) -116.3, 156.85Boiling point (°C, K) 34.6, 307.75Solubility in water (g/100 ml@20°C) 6.9Viscosity (cP@25°C) 0.224Cetane number 85 - 96Std enthalpy change of formation, ΔfHo

liquid (kJ/mol) -271.2Std enthalpy change of formation, ΔfHo

gas (kJ/mol) -252.7Enthalpy of combustion, ΔcHo (kJ/mol) -2,726.3

ที่มา : http://en.wikipedia.org/wiki/Diethyl_ether

4

5

2.1.1 ประวัติไดเอทิลอีเทอรนักเลนแรแปรธาตุชื่อ Raymundus Lullus ไดรับการยกยองวาเปนบุคคลแรกที่

สามารถคนพบไดเอทิลอีเทอรโดยคนพบไดเอทิลอีเทอรในป ค.ศ. 1275 ตอมาในป ค.ศ. 1540 ไดเอทิลอีเทอรถูกสังเคราะหเปนครั้งแรกโดย Valerius Cordus โดยเรียกไดเอทิลอีเทอรวา “Oil of Sweet Vitrior” ซึ่งเหตุผลที่เรียกไดเอทิลอีเทอรในชื่อดังกลาว เนื่องจากในการคนพบวาเมื่อนําของผสมระหวางเอทานอลกับกรดซัลฟวริก (รูจักกันในชื่อ “Oil of Vitrior”) กลั่นที่อุณหภูมิสูงจะเกิดเปนไดเอทิลอีเทอรและจากบางรายงานพบวาไดเอทิลอีเทอรมีคุณสมบัติในทางยา ซึ่งในยุคสมัยเดียวกัน Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim หรือที่รูจักกันดีในชื่อParacelsus ซึ่งไดรับการยกยองใหเปนบิดาแหงสาขาวิชาพิษวิทยาไดคนพบวาไดเอทิลอีเทอรมีคุณสมบัติบรรเทาอาการความเจ็บปวด และตอมาในป ค.ศ. 1730 คําวาอีเทอรถูกบัญญัติใหเปนชื่อทางเคมีโดย August Siegmund Frobenius (http://en.wikipedia.org/wiki/Diethyl_ether)

2.1.2 การเผาผลาญและสันดาปในรางกาย1. จากรายงานพบวาเอนไซมที่อยูในรางกายซึ่งมีชื่อวา Cytochrome P450 สามารถ

ยอยสลายไดเอทิลอีเทอรภายในรางกายได2. ไดเอทิลอีเทอรสามารถยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาการผลิตไฮโดรเจนของเอทานอล

ไดเนื่องจากไดเอทิลอีเทอรจะยับยั้งการเผาผลาญเอทานอลในรางกายใหชาลง3. ไดเอทิลอีเทอรสามารถยับยั้งการออกฤทธิ์ของยาได โดยไดเอทิลอีเทอรจะ

ยับยั้งออกซิเจนที่จะนํามาใชเผาผลาญยาชนิดตางๆ ในรางกาย

2.1.3 ประโยชนของไดเอทิลอีเทอรโดยทั่วไปไดเอทิลอีเทอรถูกใชเปนตัวทําละลายในหองปฏิบัติการ เนื่องจาก

ไดเอทิลอีเทอรมีความสามารถในการละลายน้ําอยางจํากัด ดังนั้นจึงนิยมใชไดเอทิลอีเทอรสําหรับการสกัดสารตางๆ เมื่อนําไดเอทิลอีเทอรผสมกับน้ําพบวาไดเอทิลอีเทอรมีความหนาแนนนอยกวาน้ํา โดยชั้นที่เปนเฟสของอีเทอรอยูชั้นบนและเฟสของน้ําอยูในชั้นลาง สําหรับสารที่มีลักษณะเชนเดียวกับไดเอทิลอีเทอรคือ ไดคลอโรมีเทนซึ่งเปนสารที่ไมมีขั้ว จึงทําใหสามารถละลายน้ําไดอยางจํากัด ซึ่งทําใหสามารถใชในการสกัดไดเชนเดียวกับไดเอทิลอีเทอร

ไดเอทิลอีเทอรสามารถใชเปนเปนตัวทําละลายสําหรับการทําปฏิกิริยา “Grignard” และปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมายที่เกี่ยวของกับสารออรแกโนเมทัลลิก ไดเอทิลอีเทอรเปนตัวทําละลายที่สําคัญสําหรับการผลิตแผนพลาสติกจากเซลลูโลสเชน แผนเซลลูโลสอะซิเตตเปนตน นอกจากนี้

6

ไดเอทิลอีเทอรมีคาซีเทนที่สูงโดยมีคาสูงถึง 85 – 96 และมีคาความสามารถในการระเหยสูง อีกทั้งมีคาความสามารถในการจุดติดไฟดวยตนเองที่อุณหภูมิต่ํา ซึ่งทําใหไดเอทิลอีเทอรสามารถนํามาใชเปนสารเติมในเชื้อเพลิงที่ใชงานกับเครื่องยนตดีเซลและเบนซิน สําหรับในวงการแพทยไดใชประโยชนจากไดเอทิลอีเทอรดังนี้

(1) ใชเปนยาสลบเมื่อวันที่ 30 มีนาคม ค.ศ.1842 หมอชาวอเมริกันชื่อ Crawford Williamson Long

เปนศัลยแพทยคนแรกที่ใชไดเอทิลอีเทอรเปนยาสลบ ตอมาในวันที่ 16 ตุลาคม ค.ศ. 1846 William T.G. Morton ไดใชไดเอทิลอีเทอรเปนยาสลบอยางเปนทางการเปนครั้งแรก ณ อีเทอรโดม ในเมืองบอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส ถึงแมวากอนหนานี้ Crawford Long ไดนําไดเอทิลอีเทอรใชงานจริงมากอนที่ประเทศจอรเจีย

ไดเอทิลอีเทอรไดถูกนํามาใชแทนคลอโรฟอรมเนื่องจากมีคาดัชนีในการรักษา(Therapeutic Index) มากกวาคลอโรฟอรม ซึ่งหมายถึงถาใชไดเอทิลอีเทอรในปริมาณที่เทาคลอโรฟอรม การใชไดเอทิลอีเทอรจะมีอันตรายตอรางกายนอยกวาคลอโรฟอรม และการนํา ไดเอทิลอีเทอรไปใชงานจะใชในปริมาณที่นอยกวาการใชคลอโรฟอรม ในปจจุบันไดเอทิลอีเทอรยังเปนที่นิยมสําหรับใชเปนยาสลบในประเทศที่กําลังพัฒนาเนื่องจากมีราคาถูก

สาเหตุในปจจุบันที่ไมนิยมนําไดเอทิลอีเทอรใชงานเปนยาสลบเนื่องจากมีความไวไฟสูง จึงทําใหมีการเลือกใชสารชนิดอื่นแทน ซึ่งไมมีความไวไฟเชน ฮาโลเทน นอกจากนี้สาเหตุอีกประการที่ทําใหในปจจุบันไมนิยมใชไดเอทิลอีเทอรเปนยาสลบ เนื่องจากไดเอทิลอีเทอรจะเกิดผลขางเคียงหลังใชงานเชน อาการคลื่นไสและอาเจียน จึงทําใหมีการใชสารเคมีชนิดอื่นเปนสวนผสมของยาสลบแทน เพื่อชวยลดผลขางเคียงที่เกิดขึ้นเชน สารเมทิลโพรพิวอีเทอรเปนตน บางครั้งไดเอทิลอีเทอรถูกใชสําหรับกําจัดเห็บและหมัดออกจากรางกายของมนุษยและสัตว

(2) ใชเปนสวนผสมของยาคลายเครียด ผลของไดเอทิลอีเทอรที่สามารถออกฤทธิ์เปนยาสลบ จึงทําใหมีการนําไดเอทิล

อีเทอรเปนสวนผสมหนึ่งของยาคลายเครียด ถึงแมวาการใชไดเอทิลอีเทอรเปนสวนผสมจะไมเปนที่นิยมมากนัก แตเนื่องดวยไดเอทิลอีเทอรเปนสารที่ไมมีพิษและสามารถใชเปนตัวทําละลายที่ดี การนําไดเอทิลอีเทอรไปใชมักจะถูกผสมกับเอทานอล โดยของผสมดังกลาวถูกวางจําหนายเปนครั้งแรกเมื่อศตวรรษที่ 19 เปนยาอเนกประสงคและยาคลายเครียด ซึ่งในสมัยนั้นคนในสังคมตะวันตกคอนขางมีอารมณแปรปรวนเนื่องมาจากปญหาสังคมและสงคราม ในยุคเดียวกันยาแกไอชื่อ Hoffmann’s Drops ไดใชไดเอทิลอีเทอรเปนสวนผสมของยา โดยบรรจุยาอยูในรูปของแคปซูลซึ่งมีสวนประกอบของไดเอทิลอีเทอรและเอทานอล การนําไดเอทิลอีเทอรมารับประทานโดยตรงทําได

7

ยาก จึงทําใหตองมีการผสมกับยาที่มีสวนผสมของเอทานอลกอนรับประทาน ไดเอทิลอีเทอรสามารถใช เปนยาสูดดม และเปนสารเคมีสําคัญสําหรับการผลิตโคเคนบริสุทธิ์จึงทําให ไดเอทิลอีเทอรเปนสารเคมีที่ถูกควบคุมโดย United Nations Convention Against Illicit Traffic และ Psychotropic Substances

2.1.4 การผลิตไดเอทิลอีเทอรไดเอทิลอีเทอรไมนิยมเตรียมในหองปฏิบัติการเนื่องจากไดเอทิลอีเทอรมีความ

ไวไฟสูง โดยสวนใหญไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดจากระดับอุตสาหกรรมเปนผลิตภัณฑรองที่มาจากการไฮเดรชันสวนไอของเอทิลีนเพื่อผลิตเอทานอลและการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล ซึ่งการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลโดยทั่วไปสามารถผลิตได 2 วิธี

(1) การผลิตในถังปฏิกรณแบบเบดนิ่ง (fix bed reactor) ปฏิกรณที่ใชมีลักษณะเปนทอตรงภายในบรรจุดวยตัวเรงปฏิกิริยาที่มีความเปน

กรดชนิดของแข็งซึ่งอาจรองรับดวยสารชนิดอื่น เชน γ-Al2O3, H-ZSM-5, Silica-Al2O3, WO3, FePO4, ZnPO3 และ TiO2 เปนตน โดยสารตั้งตนจะถูกเปลี่ยนรูปเปนไอกอนถูกปอนเขาสูภายในปฏิกรณอยางตอเนื่อง สารที่ถูกปอนจะเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันบนพื้นผิวของตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งสุดทายผลิตภัณฑที่ไดจะอยูในรูปของไอกอนจะถูกสงตอไปหนวยควบแนนและหนวยการแยก ไดเอทิลอีเทอรตอไป เพื่อเพิ่มความบริสุทธิ์ใหแกไดเอทิลอีเทอร สําหรับขอดีของการผลิตวิธีนี้คือใหผลไดของไดเอทิลอีเทอรสูงและประหยัดปริมาณตัวเรงปฏิกิริยาที่ใช เนื่องจากตัวเรงปฏิกิริยาที่ใชสามารถนํากลับมาใชใหมโดยผานกระบวนการสําหรับฟนฟูสภาพ (regeneration) สวนขอเสียคือ สิ้นเปลืองพลังงานในการผลิต เนื่องจากตองใชความรอนเปลี่ยนรูปสารตั้งตนใหเปนไอกอนถูกปอนเขาสูปฏิกรณและอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยาสูงซึ่งใชอุณหภูมิมากกวา 200 องศาเซลเซียส

(2) การผลิตในถังปฏิกรณแบบกึ่งกะ (semi batch reactor) ปฏิกรณที่ใชมีลักษณะเปนถังมีฝาปดภายในบรรจุดวยตัวเรงปฏิกิริยาที่มีความเปน

กรดสูงชนิดของเหลว ไดแกกรดซัลฟวริกและกรดฟอสโฟริกเปนตน สารตั้งตนที่ถูกปอนจะอยูในรูปของเหลว โดยที่สภาวะเริ่มตนจะมีกรดซึ่งเปนตัวเรงปฏิกิริยาและสารตั้งตนผสมอยูภายในถังและเมื่อเริ่มการทดลองจะเติมสารตั้งตนลงไปอยางตอเนื่อง การผลิตวิธีนี้จะนิยมใชในระดับหองปฏิบัติการและอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑที่ไดจะอยูในรูปของไอซึ่งจะตองผานหนวยการควบแนนและหนวยการแยกไดเอทิลอีเทอรตอไป สําหรับขอดีของการผลิตโดยใชวิธีนี้คือสามารถผลิตไดเอทิลอีเทอรไดจํานวนมากกวาเมื่อใชระยะเวลาสําหรับการผลิตเทากับการผลิตวิธีแรกและ

8

อุณหภูมิที่ใชทําปฏิกิริยาต่ํากวาวิธีแรก (130 – 160 องศาเซลเซียส) สวนขอเสียคือสิ้นเปลืองตัวเรงปฏิกิริยาเนื่องจากจะตองเติมกรดซัลฟวริกใหมในการผลิตแตละครั้งจึงทําใหเปนการสิ้นเปลืองปริมาณกรดซัลฟวริก

สําหรับตัวอยางการผลิตไดเทิลอีเทอรจากบทความของ Metwurst (2004) เปนการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลบริสุทธิ์ โดยใชกรดซัลฟวริกความเขมขนรอยละ 98 โดยน้ําหนัก เปนตัวเรงปฏิกิริยา ในการทดลองใชเอทานอลบริสุทธิ์เปนสารตั้งตนซึ่งถูกบรรจุอยูภายในถังปอนเพื่อเตรียมปอนไปสูถังปฏิกรณ สวนภายในถังปฏิกรณจะมีกรดซัลฟวริกที่บรรจุไวภายถังปฏิกรณจะถูกใหความรอนที่อุณหภูมิ 130 - 140 องศาเซลเซียส กอนการทดลองทุกครั้ง จากนั้นเมื่อเริ่มการทดลองเอทานอลจะถูกปอนจากถังปอนไปยังถังปฏิกรณ โดยภายในถังปฏิกรณจะถูกควบคุมอุณหภูมิอยูที่ชวง 130 - 160 องศาเซลเซียส หลังจากเอทานอลเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันภายในถังปฏิกรณ ผลิตภัณฑที่ไดคือไดเอทิลอีเทอรและน้ํา โดยน้ําที่เกิดขึ้นจะเปนสิ่งที่ไปเจือจางความเขมขนของไดเอทิลอีเทอรและทําใหปฏิกิริยาเกิดการยอนกลับดังนั้นเพื่อใหการผลิตไดเอทิลอีเทอรมีประสิทธิภาพ จึงจําเปนตองมีการกลั่นแยกน้ําและเอทานอลออกจากผลิตภัณฑ ซึ่งจากการทดลองพบวาอุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส เปนอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการผลิต ไดเอทิลอีเทอร โดยคาการเปลี่ยนของเอทานอลที่ไดมีคามากกวารอยละ 90

2.1.5 ปฏิกิริยาที่เกี่ยวของกับการผลิตไดเอทิลอีเทอร2.1.5.1 ปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน (Dehydration reaction)ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันถูกนิยามวาเปนปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวของกับการสูญเสียน้ํา

ไปจากโมเลกุล โดยปฏิกิริยาดีไฮเดรชันเปนปฏิกิริยายอยของปฏิกิริยาการกําจัด (Elimination Reactions) โดยปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นไดเมื่อใชกรดบรอนสเตด (Bronsted acid) เปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งทําหนาที่ใหโปรตรอนแกหมูไฮดรอกซิล (-OH) (อุณาโลม เวทยวัฒนะ, 2545)

9

ภาพประกอบที่ 1 การแตกตัวของเอทานอลซึ่งสามารถเกิดไดหลายรูปแบบที่ตางกันที่มา : เจษฎา แซเลา และคณะ (2548)

โดย คือ สมการที่เกิดปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันซึ่งผลิตภัณฑที่สามารถผลิตไดคือ อะซีทัลดีไฮด

โดย คือ สมการที่เกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน ซึ่งเปนปฏิกิริยาที่ตองการศึกษาในงานวิจัยครั้งนี้ ผลิตภัณฑที่ไดคือสารไดเอทิลอีเทอร และปฏิกิริยาดีไฮเดรชันที่เกี่ยวของกับการผลิตไดเอทิลอีเทอรมีดังนี้

(1) ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอรสําหรับกลไกการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลโดยใชกรดซัลฟวริกเปน

ตัวเรงปฏิกิริยามีขั้นตอนคือเมื่อนําเอทานอลผสมกับกรดที่คอนขางแรง ซึ่งโดยทั่วไปจะใชกรดซัลฟวริก ในปฏิกิริยากรดจะทําหนาที่ใหไฮโดรเจนไอออนแกโมเลกุลเอทานอล ตอจากนั้นไฮโดรเจนไอออนจะไปรวมตัวกับโมเลกุลของเอทานอลซึ่งจะไดโมเลกุลของเอทานอลที่มีประจุบวก สามารถแสดงไดดังสมการที่ 1

CH3CH2OH + H CH2CH2OCH2+ +

หลังจากนั้นโมเลกุลของเอทานอลที่ไดรับไฮโดรเจนไอออนและโมเลกุลของ เอทานอลจะเกิดการรวมตัวกันอยางละ 1 โมล โดยโมเลกุลของเอทานอลที่มีประจุบวกจะแตกตัวใหน้ํา 1 โมเลกุล และโมเลกุลเอทานอลจะแตกตัวใหไฮโดรเจนไอออนออกมา 1 โมล จากนั้นโมเลกุลที่เหลือจากการแตกตัวของโมเลกุลของเอทานอลที่มีประจุบวก และโมเลกุลของเอทานอลเกิดการรวมตัวกันเปน ไดเอทิลอีเทอร 1 โมล ซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 2

C2H5OH(Ethanol)

C2H5OC2H5

(Diethyl ether)C2H4

(Ethylene)

C2H4O(Acetaldehyde)

-H2O

-H2

-H2O

(1)

10

+H2OCH3CH2OH2 + CH3CH2OH H+ + + CH3CH2OCH2CH3

โดยปฏิกิริยาสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรจะตองดําเนินการที่อุณหภูมิต่ํากวา 160 องศาเซลเซียส เพื่อเปนการปองกันการเกิดปฏิกิริยาสําหรับการผลิตเอทิลีน ซึ่งเปนผลิตภัณฑที่ไมตองการสําหรับการเกิดปฏิกิริยา เมื่ออุณหภูมิที่ใชสําหรับการทําปฏิกิริยาที่อยูในชวงอุณหภูมิที่สูงเอทานอลจะเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันเปนเอทิลีน สําหรับปฏิกิริยาที่ใชในการผลิตไดเอทิลอีเทอรเปนปฏิกิริยาที่สามารถยอนกลับไดเมื่อปฏิกิริยาถึงจุดสมดุลระหวางสารตั้งตนและผลิตภัณฑ ดังนั้นเพื่อใหผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีคาที่ดีจําเปนตองมีการกลั่นแยกไดเอทิลอีเทอรออกจากของผสมหลังการทําปฏิกิริยา กอนที่ปฏิกิริยาจะเกิดการยอนกลับ นอกจากนี้ปฏิกิริยาอื่นๆ ที่สามารถใชในการผลิตไดเอทิลอีเทอรคือ การสังเคราะหอีเทอรแบบวิลเลียมสัน ซึ่งเปนการผลิตโดยนําโลหะ อัลคาไลนละลายในแอลกอฮอล

(2) ปฏิกิริยาดีไฮเดรชันสําหรับผลิตเอทิลีนเอทิ ลีน เกิดจากป ฏิกิ ริ ย าดี ไฮเดชั นของเอทานอลที่ อุณหภูมิสู งกว า 160

องศาเซลเซียส โดยใชกรดที่มีความเขมขนสูงเชน กรดซัลฟวริกหรือกรดฟอสโฟริกเปนตน ปฏิกิริยาดีไฮเดชันของเอทานอลเพื่อผลิตเอทิลีนสามารถแสดงไดดังสมการที่ 3

CH3CH2OH + H2OCH2 CH2

สําหรับกลไกการเกิดเอทิลีนจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันขั้นตอนแรกคือ อีเล็คตรอนคูโดดเดี่ยวที่อยูบนออกซิเจนของเอทานอล ไดรับไฮโดรเจนไอออนจากกรดซึ่งมีกลไกแสดงดังสมการที่ 4

CH3 CH2 O H

H

O

S

O

O

O

H +

_

CH3 CH2 O

H

H

O

S

O

O O

H

+

_

(4)

(3)

(2)

11

จากนั้นเอทานอลที่ไดรับไฮโดรเจนไอออนเกิดการแยกตัวของโมเลกุลของน้ํา ซึ่งเรียกวาสารคารโบเคชัน (carbocation) โดยเอทานอลที่ไดรับไฮโดรเจนไอออนจะเปลี่ยนรูปเปน คารโบเนียมซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 5

CH3 CH2 + H2OCH3 CH2 O

H

H+ +

สุดทายไอออนของกรดซัลฟวริกที่ใหไฮโดรเจนไอออนแกเอทานอลหรือไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน จะไปดึงไฮโดรเจนไอออนจากโมเลกุลของคารโบเคชัน ทําใหไฮโดรเจนซัลเฟตไอออนกลับไปเปนโมเลกุลของกรดซัลฟวริกเชนเดิม และโมเลกุลของคารโบเนียมจะกลายเปนเอทิลีนซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 6

CH2 CH2

H

O

S

O

O

O

H

CH2

O

S

O

O O

H_

+

H

CH2

2.1.5.2 ปฏิกิริยาการสังเคราะหอีเทอรแบบวิลเลียมสัน (Willamson ether synthesis)การสังเคราะหอีเทอรแบบวิลเลียมสัน เปนปฏิกิริยาซึ่งเปลี่ยนแอลกอฮอล (R-OH)

ไปเปนอีเทอร (R-O-R) โดยเปนปฏิกิริยาการรวมตัวของแอลกอฮอลกับโลหะอัลคาไลนและ อัลคิลเฮไลด ซึ่งจะไดสารอัลโคไซด (Alcoxide) ในปฏิกิริยาดังกลาวจะเกิดแกสไฮโดรเจนเปนผลิตภัณฑรวม และเมื่อทําการผลิตอีเทอรดวยวิธีนี้จําเปนตองทําดวยความระมัดระวัง โดยในขั้นตอนการเติมโลหะอัลคาไลนลงในแอลกอฮอลตองทําดวยความระมัดระวังเปนพิเศษ ควรอยูใหหางจากแหลงกําเนิดเปลวไฟ สําหรับตัวอยางการสังเคราะหอีเทอรแบบวิลเลียมสัน ขั้นตอนแรกคือนํ า โ ล ห ะ โ ซ เ ดี ย ม เ ติ ม ล ง ใ น แ อ ล ก อ ฮ อ ล ซึ่ ง ไ ด แ ก เ อ ท า น อ ล แ ล ะ เ ม ท า น อ ล เ ป น ต น (http://www.chemhelper.com/williamsonether.html) ซึ่งสามารถแสดงปฏิกิริยาไดดังสมการที่ 7

R OH Na R O_

Na+ +

(5)

(6)

(7)

12

อัลโคไซดจะเกิดขึ้นไดเมื่อเติมสารอัลคิลเฮไลดชนิดที่เหมาะสม และเมื่อเติมสารอัลคิลเฮไลดจะไดอัลโคไซดและอีเทอรอยางละ 1 โมเลกุลซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 8

R O Na+ +_

R' X RO R' NaX+

2.1.6 การปองกันอันตรายจากไดเอทิลอีเทอรการเก็บไดเอทิลอีเทอรไวเปนเวลานาน ไดเอทิลอีเทอรอาจเกิดการสัมผัสกับ

ออกซิเจน ซึ่งทําใหไดเอทิลอีเทอรเปลี่ยนรูปเปนผลึกของสารเปอรออกไซดได สารเปอรออกไซดเปนของแข็งมีลักษณะเปนผลึกซึ่งจะตกผลึกอยูบริเวณกนขวดและเกาะติดบริเวณฝาขวดที่บรรจุ ไดเอทิลอีเทอร เมื่อเกิดการเสียดสีจากการเปดปดฝาขวดอาจทําใหเกิดการระเบิดได การจัดเก็บที่ดีนั้นจะตองนําไดเอทิลอีเทอรเก็บไวรวมกับสาร BHT (2, 6-di-tert-butyl-4-methylphenol) ซึ่งเปนสารที่ชวยปองกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไดเอทิลอีเทอรไมใหไดเอทิลอีเทอรเปลี่ยนสภาพเปนเปอรออกไซด

ไดเอทิลอีเทอรเปนสารไวไฟคอนขางสูงการนําไปใชงานไมควรใชงานใกลอุปกรณเครื่องใชไฟฟาที่เปนแหลงกําเนิดของเปลวไฟและประกายไฟ และไดเอทิลอีเทอรสามารถเกิดการจุดติดไฟไดเองที่อุณหภูมิสูงกวา 170 องศาเซลเซียส ดังนั้นถาไดเอทิลอีเทอรสัมผัสกับวัตถุหรือวัสดุที่มีความรอนสูงกวา 170 องศาเซลเซียส ก็จะสามารถติดไฟไดโดยไมตองสัมผัสกับเปลวไฟหรือประกายไฟ ดังนั้นจึงควรเก็บและใชไดเอทิลอีเทอรดวยความระมัดระวัง

2.2 เอทานอล (Ethanol)

เอทานอล (ethanol) หรือเอทิลแอลกอฮอล (ethyl alcohol) เปนสารประกอบอินทรียซึ่งในกลุมแอลกอฮอลเปนของเหลวใส ไมมีสี ติดไฟงาย มีกลิ่นเฉพาะตัว สําหรับเอทานอลที่มีความเจือจางจะมีรสหวาน แตถาเอทานอลมีความเขมขนสูงจะมีรสขม (สุภาพร ฉิ้นฉิ้ว, 2548)

2.2.1 องคประกอบของเอทานอลเอทานอลเปนสารประกอบอินทรียในกลุมแอลกอฮอลชนิดหนึ่ง ที่ประกอบดวย

คารบอน ไฮโดรเจนและออกซิเจน เอทานอลมีขนาดโมเลกุล 0.52 นาโนเมตร และเอทานอลเปนสารประกอบมีขั้วจึงทําใหสามารถละลายในน้ําได โดยในโมเลกุลของเอทานอลจะประกอบดวย

(8)

13

หมูไฮดรอกซิล (-OH) หนึ่งหมู สําหรับสมบัติทางกายภาพตางๆ ของเอทานอลสามารถแสดงไดดังตารางที่ 2

ตารางที่ 2 สมบัติทางกายภาพของเอทานอล

Properties EthanolMolecular formula C2H6OMolar mass (g/mol) 46.07Appearance colorless clear liquidDensity (g/ml@liquid) 0.789Melting point (°C, K) -114.3, 158.8Boiling point (°C, K) 78.4, 352Acidity (pKa) 15.9Viscosity (cP@20°C) 1.2

ที่มา : http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol

เอทานอลมีจุดหลอมเหลวซึ่งมีคาต่ําถึง -114.3 องศาเซลเซียส มีจุดเดือดที่ 78.4 องศาเซลเซียส และมีความหนาแนน 0.789 กรัม/ลูกบาศกเซนติเมตร ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสเนื่องจากคุณสมบัติของเอทานอลที่มีจุดเยือกแข็งที่คอนขางต่ํา จึงทําใหถูกนํามาใชเปนของไหลในเทอรโมมิเตอรที่ใชงานในชวงอุณหภูมิที่ต่ํากวา -40 องศาเซลเซียส ซึ่งเปนจุดเยือกแข็งของปรอทและสามารถนํามาใชประโยชนสําหรับงานอื่นๆ อีกหลายอยาง โดยเฉพาะงานที่ตองใชอุณหภูมิต่ําๆ เชน antifreezeใน automobile adiator นอกจากนี้ใชเปนตัวทําละลายสี ยา และแลคเกอร ใชเช็ดทําความสะอาดแผล และใชเปนเครื่องดื่มแอลกอฮอล (เหลา ไวนและเบียร) เปนตน และที่สําคัญ เอทานอลเปนสวนผสมสําคัญในน้ํามันเบนซินซึ่งถูกนํามาใชแทนสาร เอ็มทีบีอี (methyl tertiary butyl ether; MTBE) เพื่อชวยเพิ่มคาออกเทน โดยมีชื่อเรียกวา “แกสโซฮอล” สําหรับในประเทศไทยไดเริ่มใชแกสโซฮอลเปนครั้งแรกคือสูตร E10 ซึ่งประกอบดวยน้ํามันเบนซิน 91 (รอยละ 90) ผสมกับเอทานอล (รอยละ 10) โดยปริมาตร และในปจจุบันไดมีการพัฒนาเครื่องยนตของรถจักรยานยนตและรถยนตในประเทศไทย จนสามารถใชงานกับแกสโซฮอลสูตร E20 และ E85 ซึ่งในอนาคตประเทศไทยอาจมีการพัฒนาเครื่องยนตจนสามารถใชงานกับแกสโซฮอลสูตร E98

14

วัตถุดิบประเภทนํ้าตาล

ไดแก ออย, ขาวฟางหวาน

ฯลฯ

การสกัดและทําใสน้ําหวาน

กากน้ําตาลเจือจาง นํ้าตาล

การหมัก

การกลั่น

เอทานอล

Sacchariticcation

Liquefaction Pretreatment

Enzyme hydrolysis

วัตถุดิบประเภทแปง

ไดแก มันสําปะหลัง,

มันเทศ, ขาวโพด ฯลฯ

วัตถุดิบประเภทเซลลูโลส

ไดแก ฟางขาว, กากออย,

ซังขาวโพด ฯลฯ

ภาพประกอบที่ 2 กระบวนการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรม ที่มา : Kazuhisa, 1997

2.2.2 กระบวนการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตเอทานอลสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คือก. เอทานอลที่ผลิตจากกระบวนการสังเคราะหทางเคมี (Chemical Synthesis) เปน

การผลิตจากอนุพันธของสารปโตรเลียม เชน เอทิลีนทําปฏิกิริยาระเหยน้ํา โดยเอทิลีนจะถูกเปลี่ยนเปนแอลกอฮอลโดยใชกรดซัลฟวริกตามดวยน้ําดังสมการที่ 9

CH2CH2 + H2SO4 CH3CH2OSO3H CH3CH2OHH2O

เอทิลีน กรดซัลฟวริก เอทานอล

(9)

15

ข. กระบวนการหมัก (Fermentation Process)ในปจจุบันการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรมทั่วโลกประมาณ 93 % จะใช

กระบวนการหมัก ซึ่งวัตถุดิบที่สามารถนํามาใชในการผลิตเอทานอลจะเปนสารประกอบจําพวกคารโบไฮเดรตที่มีน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวอยูในโครงสรางโมเลกุล ซึ่งสามารถแบงออกได 3 ประเภท ดังนี้

(1) วัตถุดิบประเภทน้ําตาล ไดแก น้ําออย กากน้ําตาลและบีทน้ําตาล ยีสตสามารถใชวัตถุดิบประเภทนี้ไดโดยตรงและไมตองผานกระบวนการใด

(2) วัตถุดิบประเภทแปง ไดแก ธัญพืช ขาวโพด มันสําปะหลังและมันฝรั่ง ในการผลิตเอทานอลนั้น แปงจะตองถูกยอย (Starch hydrolysis) โดยจะไดน้ําตาลกลูโคสซึ่งเปนน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวเสียกอน จึงจะสามารถเปลี่ยนน้ําตาลเปนเอทานอลได ซึ่งการยอยแปงประกอบดวยสองขั้นตอนคือ การยอยครั้งแรกหรือการทําใหเหลว (Liquefaction) การยอยครั้งสุดทายหรือการทําใหหวาน (Saccharification)

(3) วัตถุดิบประเภทเซลลูโลส ไดแก ฟางขาว กากออย ซังขาวโพด เปนตน ในกระบวนการผลิตหากใชวัตถุดิบประเภทแปงและเซลลูโลสจะตองนํามายอยใหเปนน้ําตาลกอน โดยการใชกรดแบคทีเรียหรือเอ็นไซม สวนวัตถุดิบที่เปนน้ําตาลสามารถนํามาหมักกับเชื้อยีสตไดเลย ซึ่ งป ระก อบดวยส องขั้ นตอนดั งนี้คื อ ขั้ นตอนแรกยีส ตจะใช น้ํ าตาลโมเล กุล เดี่ ย ว (Monosaccharide) เปนอาหารและเปลี่ยนน้ําตาลเปนเอทานอลโดยกระบวนการ glycolysis ในสภาวะที่ไมมีออกซิเจน ซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 10

C2H12O6 + Yeast 2CO2 + 2C2H5OH + 28.7 kcal

100 48.89 51.11

ตามทฤษฎีน้ําตาลกลูโคส 100 % จะถูกเปลี่ยนเปนคารบอนไดออกไซดและ เอทานอลรอยละ 48.89 และ 51.11โดยน้ําหนัก ตามลําดับ แตในทางปฏิบัติจะเกิดการสูญเสียซึ่งไดเปนสารประกอบชนิดอื่นๆ หรือถูกนําไปใชในการสรางเซลลของยีสตทําใหไดเกิดเอทานอลเพียงรอยละ 48 โดยน้ําหนัก เมื่อไดเอทานอลแลว ขั้นตอนที่สองเปนการทําใหเอทานอลมีความเขมขนและบริสุทธิ์สูงขึ้น (http://www.ethanol-thailand.com)

(10)

16

2.2.3 การเพิ่มความเขมขนของเอทานอลใหสูงขึ้น ก. การกลั่นลําดับสวน (fractional distillation) เหมาะสําหรับกลั่นแยกของเหลวที่

มีจุดเดือดใกลเคียงกัน หรือแยกสารละลายที่ตัวทําละลายและตัวถูกละลายเปนสารที่ระเหยงายทั้งคู ซึ่งถากลั่นแบบธรรมดาเพียงครั้งเดียวจะไดสารที่ไมบริสุทธิ์ เชน การกลั่นน้ําผสมเอทานอลตองกลั่นซ้ําหลายๆ ครั้ง จึงจะไดเอทานอลที่มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นทุกครั้ง แตในทางปฏิบัติการนําของเหลวไปกลั่นซ้ําหลายๆ ครั้งจะทําใหสิ้นเปลืองคาใชจายและใชเวลามาก จึงทําใหมีการนําไปกลั่นในคอลัมนลําดับสวนหรือในหอกลั่นซึ่งทําหนาที่เหมือนกับเปนการกลั่นซ้ําหลายๆ ครั้ง ซึ่งจะไดเอทานอลมีความเขมขนรอยละ 95.6 โดยนํ้าหนักและมีน้ํารอยละ 4.4 โดยน้ําหนัก เนื่องจาก เอทานอลและน้ําเปนของผสมอะซิโอโทรป โดยสารทั้งสองเปนของผสมที่แยกไดอยางมีขอจํากัดดวยวิธีการกลั่นแยกแบบธรรมดาซึ่งของผสมเกิดอะซิโอโทรปที่สัดสวนเอทานอล 95.6 %โดยน้ําหนัก จึงจําเปนตองใชวิธีการอื่นชวยเพิ่มความเขมขนของเอทานอลใหไดมากกวานี้

ข. การกลั่นแบบอะซิโอโทรป (azeotropic distillation) ซึ่งเปนวิธีการกลั่นแยกของผสมโดยใชคุณสมบัติจุดเดือดรวมของของผสม โดยโรงงานผลิตเอทานอลบริสุทธิ์ในปจจุบันไมนิยมใชวิธีการนี้ เนื่องจากจะตองมีการเติมสารชวยกลั่น ไดแก เบนซีนซึ่งเปนสารกอมะเร็งและติดไฟไดงาย รวมทั้งความซับซอนของการทํางาน คากอสรางที่แพงและมีการใชพลังงาน (ไอน้ํา) มากในการกลั่น

ค. การดูดซับ (adsorption) โดยใช molecular sieve dehydrator ซึ่งเปนสารจําพวก ซีโอไลต ที่เปนตัวดูดความชื้นของอากาศดูดซับน้ําออกจากเอทานอลที่ไดจากการกลั่น ซึ่งมีขอดีกวาวิธีการกลั่นแบบอะซิโอโทรป

ง. การแยกดวยกระบวนการเมมเบรนแบบเพอแวปพอเรชัน ซึ่งจะใชหลักการทํางานของเมมเบรน (permeate membrane) รวมกับการระเหย (evaporation) ซึ่งมีขอดีกวาวิธีการอื่นๆ คือ ประหยัดพลังงานเนื่องจากใชอุณหภูมิและความดันต่ํา ไมตองใชตัวทําละลายดูดซับ จึงไมมีปญหาการปนเปอนและไมมีปญหาตอสิ่งแวดลอม เนื่องจากน้ําทิ้งจากกระบวนการมีนอยมาก

2.2.4 การนําเอทานอลใชเปนเชื้อเพลิงการนําเอทานอลผสมกับน้ํามัน (Fuel Alcohol) เอทานอลที่สามารถนํามาใชผสม

ไดตองเปนแอลกอฮอลที่มีความบริสุทธิ์ตั้งแตรอยละ 95 โดยปริมาตร ขึ้นไปซึ่งเอทานอลสามารถนํามาใชเปนเชื้อเพลิงไดใน 3 รูปแบบ คือ

แบบ 1 เปนเอทานอลบริสุทธิ์ 95% สามารถใชเปนเชื้อเพลิงโดยตรงทดแทนน้ํามันเบนซิน และน้ํามันดีเซลใชไดกับเครื่องยนตที่มีอัตราสวนการอัดสูง โดยบราซิลเปนประเทศแรกที่

17

ทําการศึกษาวิจัยและเริ่มใชเอทานอลเปนน้ํามันเชื้อเพลิงมาตั้งแตป 2516 โดยผลิตเอทานอลจากออย และกากน้ําตาล ยานพาหนะที่ใชเอทานอลเปนเชื้อเพลิงมีมากถึงประมาณรอยละ 41 สําหรับในเครื่องยนตดีเซลสามารถใชเอทานอลบริสุทธิ์ 95% ผสมในน้ํามันดีเซลซึ่งเรียกวา ดีโซฮอล (Diesohol) ในอัตราสวนรอยละ 15 และมีการเพิ่มสารปรับปรุงสําหรับคุณสมบัติบางตัวในปริมาณรอยละ 1-2

แบบที่ 2 ใชเอทานอลบริสุทธิ์ 99.5% โดยปริมาตร ผสมกับน้ํามันเบนซินซึ่งเรียกวา แกสโซฮอล (Gasohol) โดยทั่วไปแกสโซฮอลไดมาจากการผสมเอทานอลกับน้ํามันเบนซินในอัตราสวนรอยละ 10 ในลักษณะเปนสารเติมแตงเพื่อปรับปรุงคาออกเทนของน้ํามันเบนซิน ซึ่งสามารถนํามาใชงานกับเครื่องยนตโดยทั่วไปโดยไมจําเปนตองดัดแปลงเครื่องยนตแตอยางใด

แบบที่ 3 ใชเปนสารเคมีเพิ่มคาออกเทน (Octane) แกเครื่องยนต โดยการเปลี่ยนรูป เอทานอลมาเปนสาร ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether) สามารถใชทดแทนสาร MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) ซึ่ง MTBE เปนสารเติมแตงในนํามันเบนซินที่หลายประเทศประกาศหามใชเนื่องจากกอใหเกิดมลภาวะในอากาศที่สูงกวาสารเติมแตงชนิดอื่นๆ แมวาจะใหคาออกเทนสูงก็ตาม (http://www.alternative.in.th/index.php?option=com_content&view=article&id=238&Itemid102)

2.3 กรดซัลฟวริก (Sulfuric Acid)

กรดซัลฟวริกหรือกรดกํามะถันเปนธาตุกรดแก ซึ่งสามารถละลายในน้ําไดที่ทุกความเขมขน กรดซัลฟวริกหรือรูจักในอีกชื่อหนึ่งคือ น้ํามันของกรดกํามะถัน (oil of vitriol) กรดซัลฟวริกถูกคนพบเปนครั้งแรกใน ศตวรรษที่ 8 โดยนักเลนแรแปรธาตุชาวมุสลิมชื่อ Jabir ibn Hayyan (Geber) ซึ่งหลังจากการคนพบไดมีการนํากรดซัลฟวริกไปใชงานในอุตสาหกรรมตางๆมากมาย และกรดซัลฟวริกเปนผลิตภัณฑที่มีกําลังการผลิตเปนลําดับแรกๆ ของอุตสาหกรรมเคมี ในป ค.ศ. 2001 ทั่วทั้งโลกไดมีการผลิตกรดซัลฟวริกสูงถึง 165 ลานตัน เมื่อประมาณมูลคาคิดเปน 8 พันลานดอลลาร ซึ่งกรดซัลฟวริกโดยสวนใหญจะถูกนําใชงานในอุตสาหกรรมถลุงแร การผลิตปุย การกลั่นน้ํามัน การบําบัดน้ําเสีย การสังเคราะหสารเคมีและใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

โปรตีนหลายชนิดมีโครงสรางของกรดอะมิโนที่มีองคประกอบของซัลเฟอรเชน Cysteine และ Methionine ซึ่งกรดอะมิโนเหลานี้เมื่อผานกระบวนการการเผาผลาญในรางกายจะเกิดการผลิตกรดซัลฟวริก สมบัติทางกายภาพตางๆ ของกรดซัลฟวริกสามารถแสดงไดดังตารางที่ 3

18

ตารางที่ 3 สมบัติทางกายภาพของกรดซัลฟวริก

Properties Sulfuric acidMolecular formula H2SO4

Molar mass (g/mol) 98.08 Appearance clear, colorless, odorless liquidDensity (cm-3@liquid) 1.84 g Melting point (°C, K) 10, 283Boiling point (°C, K) 290, 563Acidity (pKa) -3Viscosity (cP@20°C) 26.7

ที่มา : http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfuric_Acid

2.3.1 การผลิตกรดซัลฟวริกกรดซัลฟวริกที่นํามาใชงานโดยสวนใหญในปจจุบัน เปนผลิตภัณฑที่ไดจาก

กระบวนการผลิตแบบ Contact Process ซึ่งเปนกระบวนการสําหรับผลิตกรดซัลฟวริกความเขมขนสูง ซึ่งกรดซัลฟวริกที่ผลิตไดจากกระบวนการดังกลาวไดจากการนําซัลเฟอร ออกซิเจนและน้ํามาทําปฏิกิริยา โดยใชวานาเดียมออกไซดเปนตัวเรงปฏิกิริยาโดยขั้นตอนแรกนําซัลเฟอรไปเผาเพื่อผลิตซัลเฟอรไดออกไซดซึ่งสามารถแสดงไดดังสมการที่ 11

S(s) + O2(g) SO2(g)

ตอจากนั้นนําซัลเฟอรไดออกไซดทําปฏิกิริยาออกซิเดชันกับออกซิเจนซึ่งจะไดซัลเฟอรไตรออกไซด โดยใชวานาเดียมออกไซดเปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถแสดงไดดังสมการที่ 12

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

(11)

(12)

19

จากนั้นนําแกสซัลเฟอรไตรออกไซดไปละลายในน้ําซึ่งจะไดกรดซัลฟวริกที่มีความเขมขน 98- 99 โดยน้ําหนัก ซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถแสดงไดดังสมการที ่13

SO3(g) + H2O(l) H2SO4(l)

ซึ่งในทางปฏิบัติจริงการนําแกสซัลเฟอรไตรออกไซดละลายในน้ําจะเกิดปฏิกิริยาความรอนอยางรุนแรงและเกิดไอของกรดซึ่งเปนอันตรายสําหรับการผลิต จึงทําใหตองใชวิธีการอื่นแทนเพื่อแกปญหาดังกลาว โดยนําซัลเฟอรไตรออกไซดละลายในกรดซัลฟวริกเพื่อเปลี่ยนรูปแกสซัลเฟอรไตรออกไซดเปนโอเลียม (H2S2O7) ซึ่งเปนของเหลวโดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถแสดงไดดังสมการที่ 14

H2SO4(l) + SO3(g) H2S2O7(l)

สุดทายนําโอเลียมที่ไดไปทําปฏิกิริยากับน้ําซึ่งผลิตภัณฑที่ไดคือกรดซัลฟวริกความเขมขนสูง โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถแสดงไดดังสมการที่ 15

H2S2O7(l) + H2O(l) 2H2SO4(l)

2.3.2 การนํากรดซัลฟวริกไปใชงานกรดซัลฟวริกเปนสินคาทางเคมีที่มีความสําคัญมาก โดยปริมาณการผลิตกรด

ซัลฟวริกเปนตัวบงบอกถึงความแข็งแกรงของอุตสาหกรรม การนํากรดซัลฟวริกไปใชงานสวนใหญ (60 % จากการผลิตทั่วโลก) ใชสําหรับกระบวนการแบบเปยก (wet method) เชนการผลิตกรดฟอสโฟริก ใชสําหรับการผลิตปุยฟอสเฟต อุตสาหกรรมโลหะและเหล็กใชกรดซัลฟวริกเปนสารสําหรับกําจัดการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในโลหะ

กรดซัลฟวริกเปนสารเคมีสําคัญสําหรับอุตสาหกรรมทางเคมีเชนใชเปนสาร Cracking สําหรับการผลิตไนลอน ใชผลิตกรดไฮโดรคลอริก (HCl) จากเกลือ ใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมปโตรเลียมสําหรับผลิตไอโซออกเทนจากไอโซบิวเทนและไอโซบิวทิลีน ซึ่ง ไอโซออกเทนเปนสวนประกอบสําคัญสําหรับการเพิ่มคาออกเทนใหแกน้ํามันเบนซิน นอกจากนี้กรดซัลฟวริกเปนสารที่มีความสามารถในการกําจัดโมเลกุลน้ําออกจากโมเลกุลสารชนิดอื่นๆ ซึ่งเปนคุณสมบัติที่สําคัญสําหรับการศึกษางานวิจัยในครั้งนี้

(13)

(14)

(15)

20

2.4 ตัวเรงปฏิกิริยาเคมี (Catalyst)

คําวา “ ตัวเรงปฏิกิริยา” มาจากภาษากรีก 2 คํา ไดแกคําวา คะตะ(Cata) หมายถึง เล็กลง (Down) และไลไซน (Lysein) หมายถึง แยกหรือแตก (split or break) ดังนั้นตัวเรงปฏิกิริยา จึงหมายถึง ตัวที่ทําใหเกิดการแตกหรือแยกใหมีขนาดเล็กลงของแรงหรือพลังงานบนโมเลกุลตัวเรงปฏิกิริยาเคมีมีหนาที่เรงอัตราเร็วของปฏิกิริยา โดยทํางานอยางมีประโยชนมากในการเลือกเรงเฉพาะปฏิกิริยาที่ตองการใหเกิด ในขณะเดียวกันก็ไมสงเสริมปฏิกิริยาอื่นที่อาจเกิดขึ้นขางเคียงการเลือกตัวเรงปฏิกิริยาเคมีมาใชยังคงตองอาศัยวิธีการทดลองเปนหลัก (สุรางคณา หัตถี, 2546)

ความวองไว และความสามารถในการทํางานของตัวเรงปฏิกิริยาเคมีมีอิทธิพลโดยตรงจากลักษณะโครงสรางพื้นผิวของของแข็ง ไดมีความพยายามที่จะอธิบายถึงการทํางานของตัวเรงปฏิกิริยาเคมี โดยมองภาพวาโมเลกุลของสารตั้งตนที่ถูกเปลี่ยนสภาพไปมีพลังงานเพิ่มขึ้นหรือกลายเปนสารผลิตผลระหวางปฏิกิริยา (Intermediate) หลายทฤษฎีไดพยายามอธิบายปรากฏการณดังกลาว ตัวอยางเชน ทฤษฎีสภาวะทรานสิชัน (Transition – State – Theory) อธิบายวาตัวเรงปฏิกิริยาเคมีเปนตัวชวยลดพลังงานศักยขวางกั้น (Potential energy barrier) ซึ่งสารตั้งตนตองมีเพื่อเปลี่ยนเปนสารผลิตผล คือ ลดพลังงานกระตุนของปฏิกิริยาใหต่ําลงนั่นเองแสดงดังรูปที่ 3

สถานะกระตุนของปฏิกิริยาที่มีตัวเรง

สถานะกระตุนของปฏิกิริยาที่ไมมีตัวเรง

สารตั้งตน ผลิตภัณฑพลังง

าน

EA1

EA2

รีแเอคชั่นโคออดิเนต

ภาพประกอบที่ 3 แผนภาพพลังงานศักยของปฏิกิริยาที่มีตัวเรงปฏิกิริยาเปรียบเทียบกับปฏิกิริยาที่ไมมี ตัวเรงปฏิกิริยา

ที่มา : สุรางคณา หัตถี (2546)

21

ถึงแมวาตัวเรงปฏิกิริยาเคมีจะชวยทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น แตไมมีผลตอสมดุลของปฏิกิริยาหรือเศษสวนการเปลี่ยน ซึ่งถูกควบคุมโดยอุณหพลศาสตรเพียงอยางเดียว

2.4.1 ลักษณะตัวเรงปฏิกิริยาตัวเรงปฏิกิริยาเคมี เปนสารชวยควบคุมอัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยา โดยไมถูกใช

ไปในปฏิกิริยาเคมี แบงไดเปน 2 ประเภทคือ1. ตัวเรงปฏิกิริยาแบบเนื้อเดียวตัวเรงปฏิกิริยาแบบเอกพันธุ (Homogeneous

Catalyst) เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่มีสถานะเดียวกับสารตั้งตนโดยทั่วไปจะอยูในสถานะของเหลว2. ตัวเรงปฏิกิริยาแบบเนื้อผสมหรือตัวเรงปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ (Heterogeneous

Catalyst) เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่มีสถานะตางกับสารตั้งตน ตัวเรงปฏิกิริยาชนิดนี้สวนใหญเปนของแข็ง สวนสารตั้งตนและผลิตภัณฑจะอยูในรูปแกสหรือของเหลว ซึ่งนิยมใชกันมากในอุตสาหกรรม

ตัวเรงปฏิกิริยาแบบเนื้อผสมประเภทที่เปนของแข็ง สามารถแบงออกเปน 4 ชนิดตามชนิดของของแข็งหรือตามความสามารถในการเปนตัวเรงปฏิกิริยาในการเกิดปฏิกิริยา คะตะไลซิส ปฏิกิริยาเคมีระหวางตัวเรงปฏิกิริยาและระบบของสารตั้งตนกับสารผลิตภัณฑตองไมเปลี่ยนแปลงธรรมชาติทางเคมีของตัวเรงปฏิกิริยา ยกเวนที่บริเวณผิวของตัวเรงปฏิกิริยา ดังนั้นการเปรียบเทียบปฏิกิริยาที่ผิว (surface interaction) จึงตองไมเกิดปฏิกิริยาทะลุเขาไปในเนื้อชั้นในของของแข็งที่เปนตัวเรงปฏิกิริยา ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นบนผิวตองเปนปฏิกิริยาดูดซับเทานั้น (adsorption)

การเกิดปฏิกิริยาโดยอาศัยตัวเรงปฏิกิริยาเคมีแบบเนื้อผสมนี้ เนื่องจากความวองไวและความสามารถในการทํางานของตัวเรงปฏิกิริยามีอิทธิพลโดยตรงจากลักษณะโครงสรางพื้นผิวของของแข็ง สารที่ เปนตัวเรงปฏิกิริยาจึงควรมีพื้นผิวตอปริมาตรมาก โดยนําตัวเรงปฏิกิริยามาเคลือบบนวัสดุ (support) ที่มีรูพรุนสูง ตัวเรงปฏิกิริยาหลังจากที่ใชไปชวงระยะเวลาหนึ่งจะเสื่อมสภาพลง จะตองมีกระบวนการปรับสูสภาพเดิมอีกเปนระยะ ๆ เรียกวา activation

สําหรับตัวเรงปฏิกิริยาเคมีที่เคลือบบนวัสดุที่มีความพรุนสูง (high porosity) จะมีขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาดังนี้ และสามารถที่จะแสดงไดดังรูปที่ 4

1. การถายโอนมวลสารจากของไหลภายนอกไปยังผิวนอกของตัวเรงปฏิกิริยา (Mass transfer through external boundary layer)

2. การแพรมวลสารเขาไปในรูพรุนของตัวเรงปฏิกิริยา (Diffusion into pores)3. การดูดซับสารบนพื้นผิวของตัวเรงปฏิกิริยา (Chemisorption)4. การเกิดปฏิกิริยาเคมีบนผิวของตัวเรงปฏิกิริยา (Reaction)

22

5. ผลิตภัณฑที่เกิดหลุดจากผิวของตัวเรงปฏิกิริยา (Desorption of products)6. ผลิตภัณฑแพรออกจากรูพรุน (Diffusion of products out of pores)7. การถายโอนมวลสารของผลิตภัณฑออกสูของไหล (Mass transfer back to

bulk fluid)

ภาพประกอบที่ 4 ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่มีตัวเรงปฏิกิริยาวิวิธพันธุมาเกี่ยวของ ที่มา : สุรางคณา หัตถี (2546)

2.5 ไบโอดีเซล (Biodiesel)

ไบโอดีเซลหรือเมทิลเอสเตอรคือน้ํามันพืชหรือน้ํามันสัตวซึ่งแปรรูปเปน อัลคิลเอสเตอรกรดไขมัน ซึ่งไดมาจากกระบวนการการเคลื่อนยายหมูเอสเตอรระหวางสารตั้งตน ไตรกรีเซอรไรดกับแอลกอฮอลที่มีสายโซคารบอนสั้น (กิตติภูม,ิ 2548)

เมทิลเอสเตอรโดยทั่วไป มีองคประกอบที่มีลักษณะโมเลกุลใกลเคียงกับน้ํามันเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมซึ่งสามารถผลิตและพัฒนาไดจากไขมันหรือน้ํามันที่ไดจากพืชและสัตว โดยสวนใหญแลวจะมุงไปที่เมทิลเอสเตอรของกรดไขมัน ที่เตรียมไดจากปฏิกิริยาการเคลื่อนยายหมูเอสเตอรโดยใชไตรกลีเซอไรดในไขมันและน้ํามันที่ไดจากพืชหรือสัตวกับเมทานอลมากที่สุดโดยไบโอดีเซลสามารถแบงได 3 ประเภท คือ

(1) น้ํามันพืชหรือสัตว ไบโอดีเซลชนิดนี้ไดมาจาก น้ํามันมะพราว น้ํามันปาลม น้ํามันถั่ว น้ํามันหมู ซึ่ง

สามารถใชไดเลยกับเครื่องยนตดี เซล โดยไมตองผสมหรือเติมสารเคมีอื่นๆ หรือเปลี่ยนแปลง

23

คุณสมบัติใดๆ น้ํามันพืชพันธุแทจากธรรมชาตินี้อาจมีขอจํากัดในการใชบางเพราะคุณสมบัติตางกับน้ํามันดีเซลคอนขางมาก เชน การสันดาปไมสมบูรณ เครื่องยนตสะดุด มีตะกรัน ความหนืดสูงที่อุณหภูมิต่ํา ทําใหการสตารทไมคอยติด แตมีขอดีคือราคาถูกและใชงานดีกับเครื่องยนตรอบต่ํา

(2) ไบโอดีเซลแบบลูกผสม ไบโอดีเซลชนิดนี้เปนลูกผสมระหวางน้ํามันพืชหรือน้ํามันสัตวกับน้ํามันกาด

น้ํามันดีเซล หรือผสมกับสารชนิดอื่นเพื่อใหไบโอดีเซลมีคุณสมบัติใกลเคียงกับน้ํามันดีเซล เชน โคโคดีเซล (coco - diesel) ซึ่งเปนการผสมระหวางน้ํามันมะพราวกับน้ํามันกาดหรือปาลมดีเซล (palm - diesel) เปนการระหวางน้ํามันปาลมกับน้ํามันดีเซลและตองมีการผสมน้ํามันปโตเลียมเนื่องจากจะชวยลดปญหาความหนืด แตก็ยังมีปญหาความหนืดในชวงที่อากาศเย็น โดยจะเกิดการอุดตันของไสกรอง น้ํามันชนิดนี้มีคุณสมบัติเหมือนน้ํามันดีเซลทั่วไปคือ เครื่องยนตเดินเรียบ ไมมีปญหาเครื่องสะดุดและสตารทติดงาย

(3) ไบโอดีเซลแบบเอสเตอร ไบโอดีเซลแบบเอสเตอรตองผานกระบวนการแปรสภาพดวยกระบวนการทางเคมี

ที่ เรียกวา ทรานสเอสเตอริฟเคชัน โดยนําน้ํามันพืชหรือสัตวที่มีกรดไขมันทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอล ซึ่งจะใชกรดหรือดางเปนตัวเรงปฏิกิริยาทําใหเกิดเอสเตอร โดยจะเรียกชนิดของ ไบโอดี เซลแบบเอสเตอรตามชนิดของแอลกอฮอลที่ ใชในการทําปฏิกิริยา เชน ถ า เปนเมทิลแอลกอฮอลก็จะเรียกวาเมทิลเอสเตอร นอกจากนี้จะไดกลีเซอรอลเปนผลพลอยได ซึ่งสามารถนําไปทําสบูหรือเครื่องสําอาง ขอดีของน้ํามันชนิดนี้คือ คาซีเทน (Cetane = คาดัชนีการจุดติดไฟ) สูงกวาน้ํามันดีเซล ทําใหการจุดระเบิดทําไดดี การสันดาปสมบูรณ คารบอนมอนอกไซดนอย ไมมีควันดําและซัลเฟอรไดออกไซด ความหนืดคงที่ ขอเสียคือตนทุนการผลิตสูงกวาไบโอดีเซลชนิดอื่น เครื่องยนตใหกําลังต่ํากวาดีเซล มีแกสไนโตรเจนออกไซดเกิดขึ้นและการเสื่อมสภาพไดงายในสวนประกอบที่เปนยาง (http://eco-town.dpim.go.th/article/download.php?id=1354)

2.5.1 การผลิตเมทิลเอสเตอรเมทิลเอสเตอรคือผลผลิตที่ไดจากการทําปฏิกิริยาทางเคมีระหวางน้ํามันพืชหรือ

ไขมันสัตวกับแอลกอฮอลชนิดเมทานอล เพื่อเปลี่ยนแปลงโครงสรางของน้ํามันพืชหรือไขมันสัตวใหมีลักษณะโครงสรางของน้ํามันพืชหรือไขมันสัตวคลายกับโครงสรางของน้ํามันดีเซล ที่ไดจากปโตรเลียม การผลิตเมทิลเอสเตอรดวย ปฏิกิริยาทางเคมีแบงออกเปน 2 วิธี คือปฏิกิริยา เอสเตอริฟเคชัน (esterification) และปฏิกิริยา ทรานสเอสเทอริฟเคชัน (transesterification)

24

โดยทั่วไปปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันนิยมใชกรดเปนตัวเรงปฏิกิริยาและสวนใหญจะเลือกใชกรดซัลฟวริกเปนตัวเรงปฏิกิริยา เนื่องจากปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันใชอุณหภูมิในการทําปฏิกิริยาไมเกินอุณหภูมิจุดเดือดของเมทานอล ดังนั้นจึงตองใชเวลานานในการทําปฏิกิริยาเพื่อใหไดเมทิลเอสเตอรที่มีความบริสุทธิ์ตามมาตรฐาน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเปนปฏิกิริยาที่สามารถยอนกลับได ดังนั้นตองมีการดึงน้ําออกเพื่อใหปฏิกิริยาดําเนินไปทางดานขวามือเพื่อเพิ่มผลไดของ เมทิลเอสเตอร โดยปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันสามารถแสดงไดดังสมการที่ 16

Catalyst

RCOOH + CH3OH RCOOH3 + H2O

ปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟเคชันเปนปฏิกิริยาการเคลื่อนยายหมูเอสเตอรหรือคือการทําปฏิกิริยาทางเคมีระหวางไตรกลีเซอไรดในน้ํามันพืชหรือไขมันสัตวกับแอลกอฮอล เพื่อใหเกิดเปนเอสเตอรตัวใหมหรือที่เรียกวาการสงผานเพื่อใหทําปฏิกิริยา โดยนําเอาน้ํามันพืชหรือสัตวทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอลโดยใชดางเปนตัวเรงปฏิกิริยา ทําใหไดเอสเตอรซึ่งจะเรียกชนิดของ ไบโอดีเซลแบบเอสเตอรตามชนิดของแอลกอฮอลที่ใชในการทําปฏิกิริยา ไบโอดีเซลชนิดเอสเตอรมีคุณสมบัติที่คลายกับน้ํามันดีเซลมาก ผลผลิตของปฏิกิริยาที่กลาวมาแลวขางตนคือ อัลคิลเอสเตอรและกลีเซอรอล โดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถแสดงไดดังสมการที่ 17

HC O C

O

R

H2C O C

O

R

H2C O C

O

R

+ 3 R OHCatalyst

3 R O C

O

R + HC OH

H2C OH

H2C OH

ปฏิกิริยาทรานสเอสเตอริฟเคชันเปนปฏิกิริยาสมดุล ถาตองการใหปฏิกิริยาดําเนินไปทางขวาทําไดโดยใชแอลกอฮอลที่มากเกินพอ ถึงแมวาปฏิกิริยาขางตนจะเปนปฏิกิริยารวม ซึ่งจะประกอบดวยการผันกลับตอเนื่องคือ จากไตรกลีเซอไรดกลายเปนไดกลีเซอไรดและเปน โมโนกลีเซอไรด จากดุลมวลสารขางตน ตองการ 3 โมลเมทานอล ตอ 1 โมลไตรกลีเซอไรด จึงใช

(17)

แอลกอฮอล

ไตรกลีเซอไรด(น้ํามันพืช)

อัลคิลเอสเตอร(ไบโอดีเซล)

กลีเซอรอล

(16)

กรดไขมัน เมทานอล เมทิลเอสเตอร น้ํา

25

เมทานอลมากเกินพอรอยละ 100 ซึ่งจะใหอัตราการเปลี่ยนที่สูง และใชตัวเรงปฏิกิริยาชนิดดางโดยทั่วไปจะนิยมใชโซเดียมไฮดรอกไซด ซึ่งสวนอัตราการเปลี่ยนแปลงของการทําปฏิกิริยาขึ้นอยูกับอุณหภูมิที่ใชทําปฏิกิริยา แตอยางไรก็ตามเมื่อใหเวลาที่เพียงพอสําหรับปฏิกิริยาก็จะสามารถดําเนินไดสมบูรณที่อุณหภูมิหองเชนเดียวกัน โดยทั่วไปปฏิกิริยาจะเกิดที่อุณหภูมิจุดเดือดของเมทานอล (กิตติศักดิ์ ทวีสินโสภา, 2549)

2.6 งานวิจัยที่เกี่ยวของ

Xu และคณะ (1997a) ทําการศึกษาปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเมทานอลเพื่อสังเคราะหไดเมทิลอีเทอร บนระบบตัวเรงปฏิกิริยา Pd / Cab - O - Silica ภายในเครื่องปฏิกรณแบบ plug-flow reactor โดยทําการศึกษาถึงคาการเปลี่ยนของเมทานอลเมื่อการเกิดปฏิกิริยาเปนเวลานานและผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ จากการทดลองที่ 10 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนักของ Pd / Cab - O- Silica ที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียสและความดันรวม 1 บรรยากาศ (โดยความดันสวนของแกสไฮโดรเจนเทากับ 0.85 บรรยากาศ ความดันสวนของเมทานอล 0.14 บรรยากาศ) พบวาเมื่อทําการทดลองเปนเวลานาน ค าการเปลี่ยนของเมทานอล และคาการเลือกเกิดเปนไดเมทิลอีเทอร จะมีคาลดลง เนื่องจากเมื่อเกิดปฏิกิริยาจะมีการเปลี่ยนไปอยูในรูป carbonaceous species ซึ่งจะไปเกาะอยูบนพื้นผิว Pd ทําใหคา activity ของตัวเรงปฏิกิริยามีคาลดลงและเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะทําใหคาการเปลี่ยนของเมทานอลมีคาเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบวาถามีการเติมแกสไฮโดรเจนเขาไปพร อม เมทานอลจะชวยทําให activity ของตัวเรงปฏิกิริยามีคาคอนขางคงที่ เนื่องจากแกสไฮโดรเจนจะชวยทําให carbonaceous species ที่เกาะอยูบนพื้นผิว Pd เปลี่ยนไปอยูในรูปของสารประกอบไฮโดรคารบอนแทน ทําใหพื้นผิว Pd สะอาดขึ้นซึ่งเสมือนเปนการ regenerate ตัวเรงปฏิกิริยา แตแกสไฮโดรเจนที่ใสเขาไปจะเปนตัวยับยั้งทําใหคา activity ของตัวเรงปฏิกิริยามีคาลดลง

Xu และคณะ (1997b) ทําการศึกษาการสังเคราะห ไดเมทิลอีเทอร จากเมทานอลภายในเครื่องปฏิกรณแบบ plug-flow reactor บนระบบตัวเรงปฏิกิริยา solid-acid catalyst ซึ่งบรรจุปริมาณตัวเรงปฏิกิริยา 0.51 กรัม ไวภายในปฏิกรณและอัตราการไหลของสารตั้งตนเทากับ 14 มิลลิลิตรตอนาที โดยทําการศึกษาถึงอิทธิพลชนิดของตัวเรงปฏิกิริยาแบบตางๆ ได แก - Al2O3,H-ZSM-5 และ Amorphous silica-alumina (SiO2/Al2O3) และยังศึกษาอิทธิพลของความเปนนกรดของตัวเรงปฏิกิริยาโดยการใชแบบ Amorphous silica - alumina (SiO2/Al2O3) ที่มีเปอรเซ็นตซิลิการะหวางรอยละ 0 – 40 โดยน้ําหนัก พบวาการเพิ่มเปอรเซ็นตปริมาณซิลิกาจะทําใหตัวเรงปฏิกิริยามีความเปนกรดเพิ่มขึ้น และอัตราการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเมทานอลลดลง อุณหภูมิที่ใชในการ

26

ทดลอง คือที่ 140 – 350 องศาเซลเซียส ผลการทดลองพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะทําใหคาการเปลี่ยนของเมทานอลมีคาเพิ่มขึ้น และเมื่อคาความเปนกรดของตัวเรงปฏิกิริยามากขึ้น (เพิ่มเปอรเซ็นตซิลิกา) พบวาจะทําใหคาการเปลี่ยนของเมทานอลมีคาลดลง โดยที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียส ความดันสวนของเมทานอล เทากับ 116 ทอร บนระบบตัวเรงปฏิกิริยา - Al2O3 ใหคาการเปลี่ยนของเม

ทานอลมากกวา 80 เปอรเซ็นต ซึ่งใหผลดีกวาเมื่อใชตัวเรงปฏิกิริยาชนิดอื่น Haber และคณะ (2002) ศึกษาการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อผลิต

เอทิลีนใน flow-type reactor โดยใชซิลิกาเปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งถูกเคลือบดวย KxH3-xPW12O40 และ AgxH3-xPW12O40 ที่ไดจากการนําเกลือของโพแทสเซียม (Kx) และเกลือของเงิน (Agx) ผสมกับกรดฟอสโฟทังสติกที่ความเขมขนตางๆ เพื่อปรับคาตัวแปร x ใหไดตามตองการ โดยในการทดลอง x จะอยูในชวง 0 ถึง 3 สําหรับงานวิจัยนี้ไดทดลองที่สภาวะบรรยากาศและชวงอุณหภูมิ 398 ถึง 773 องศาเซลเซียส จากการทดลองเมื่อใช KxH3-xPW12O40 เปนตัวเรงปฏิกิริยาเมื่อ x เปน 1, 2 และ 2.5 พบวาคาการเปลี่ยนของเอทานอลมีแนวโนมเหมือนกันแตเมื่อ x เทากับ 3 ทําให activity ของตัวเรงปฏิกิริยาลดลงเนื่องจาก K3 เปนเกลือที่เปนกลางจึงทําใหการใหโปรตอนแกเอทานอลนอยลง โดยอุณหภูมิที่เหมาะสมสําหรับการทดลองเมื่อใช KxH3-xPW12O40 เปนตัวเรงปฏิกิริยานั่นคือที่ 470 องศาเซลเซียส ซึ่งใหคาการเปลี่ยนของเอทานอลถึง 100 % และเมื่อใช AgxH3-xPW12O40 เปนตัวเรงปฏิกิริยา เมื่อ x เปน 1, 2 และ 3 พบวาคาการเปลี่ยนของเอทานอลมีแนวโนมใกลเคียงกันซึ่งมีคาสูงสุดถึง 100 % ที่อุณหภูมิ 470 องศาเซลเซียส

Zaki (2005) ทําการศึกษาตัวเรงปฏิกิริยาแบบโลหะทรานซิชันออกไซดชนิดตางๆ โดยใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล ตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับงานวิจัยนี้ไดจากการเตรียมที่แตกตางกันโดยนําตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งไดแก เฟอริกออกไซด (Fe2O3) แมงกานีสออกไซด (Mn2O3) อะลูมินา (Al2O3) และซิลิกา (Si2O2) มาบดผสมที่อัตราสวนตางๆ ในงานวิจัยนี้ไดเตรียมตัวเรงปฏิกิริยาไว 6 อัตราสวน ตอจากนั้นนําตัวเรงปฏิกิริยาที่เตรียมไวไปตรวจสอบลักษณะทางกายภาพตางๆ ไดแกตรวจสอบโครงสรางดวยเครื่อง XRD วัดคาความเปนกรดและทดสอบคุณสมบัติการดูดซับ คายซับดวยแกสไนโตรเจนที่อุณหภูมิ -196 องศาเซลซียส ตอจากนั้นนําตัวเรงปฏิกิริยาไปทดลองการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันกับเอทานอลที่ชวงอุณหภูมิ 200 ถึง 500 องศาเซลเซียส ภายใตสภาวะบรรยากาศ จากการทดลองพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองคารอยละการเปลี่ยนทั้งหมด (total conversion) ของเอทานอลจะสูงขึ้น โดยตัวเรงปฏิกิริยาชนิดที่ 5 ซึ่งมีสวนผสมของ Mn2O3:Fe2O3:Al2O3:SiO2 เปน 45:45:0:10 จะใหรอยละการเปลี่ยนทั้งหมดสูงสุดถึง 71.4 และผลิตภัณฑสวนใหญที่ไดเปนเอทิลีนและไดเอทิลอีเทอร

27

Chen และคณะ (2007) ทําการศึกษาการผลิตเอทิลีนจากไบโอเอทานอลโดยใช ไทเทเนีย (TiO2) เคลือบบน แกมา-อะลูมินา (- Al2O3) เปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันซึ่งบรรจุอยูใน multi-microchannel reactor โดยกอนการทดลองจะทําการตรวจสอบโครงสรางของตัวเรงปฏิกิริยาดวยเครื่อง XRD และ FT-IR spectum ในงานวิจัยนี้ไดศึกษาผลของตัวแปรตางๆ ซึ่งไดแก ความเขมขนของเอทานอลที่ปอน อุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยาและ LHSV (liquid hourly space velocity) จากการทดลองพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิสําหรับการทดลองจะทําใหรอยละการเปลี่ยนของ เอทานอลสูงขึ้นและรอยละการเลือกของเอทิลีนเพิ่มขึ้น แตรอยละการเลือกของไดเอทิลอีเทอรลดลงโดยอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 500 องศาเซลเซียส สวนการใชตัวเรงปฏิกิริยาที่เคลือบดวย ไทเทเนียจะทําใหรอยละการเลือกของเอทิลีนสูงกวาการใชตัวเรงปฏิกิริยาที่ไมเคลือบไทเทเนีย โดยการเคลือบไทเทเนียที่ความเขมขนสูงกวาจะใหรอยละการเลือกของเอทิลีนที่สูงกวา และเมื่อทดลองโดยเพิ่มคา LHSV พบวารอยละการเลือกของเอทิลีนลดลงแตรอยละการเลือกของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้น

Chongkhong และคณะ (2007) ทําการศึกษาการผลิต fatty acid methyl ester (FAME) จาก palm fatty acid distillate (PFAD) ซึ่งมีองคประกอบของ free fatty acids (FFA) จํานวนมาก โดยทําการผลิต FAME จากปฏิกิริยาเอสเทอริฟเคชันในถังปฏิกรณแบบกะ ซึ่งศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิที่ชวง 70 ถึง 100 องศาเซลเซียส , อัตราสวนเชิงโมลของเมทานอลตอ PFAD ที่ 0.4:1 ถึง 12:1 และปริมาณตัวเรงปฏิกิริยาที่ใชรอยละ 0 ถึง 5.502 (น้ําหนักกรดซัลฟวริกตอน้ําหนัก PFAD) ซึ่งพบวาสภาวะที่เหมาะสมสําหรับการผลิต FAME คือโมลเรโชของเมทานอลตอ PFAD เทากับ 8:1 และปริมาณกรดซัลฟวริกรอยละ 1.834 โดยน้ําหนัก ที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส

Varisli และคณะ (2007) ทําการศึกษาปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลที่ชวงอุณหภูมิ 140 ถึง 250 องศาเซลเซียส โดยใชตัวเรงปฏิกิริยาแบบ heteropolyacid (HPA) จํานวน 3 ชนิดไดแก Tungstophosphoricacid (TPA), Silicotungsticacid (STA) และ Molybdophosphoricacid (MPA) ซึ่งจะไดผลไดสูงสุดของเอทีลีนสูงถึง 0.75 ที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียส โดยใช TPA เปนตัวเรงปฏิกิริยา และเมื่อทดลองที่อุณหภูมิต่ํากวา 160 องศาเซลเซียส ผลิตภัณฑหลักที่เกิดขึ้นคือ ไดเอทิลอีเทอร จากการทดลองน้ําที่เกิดขึ้นหลังการทดลองจะทําใหใหประสิทธิภาพของตัวเรงปฏิกิริยาลดลงและแนวโนมประสิทธิภาพของตัวเรงปฏิกิริยาทั้ง 3 ชนิดเปนดังนี้ STA > TPA >MPA

Ahmed และคณะ (2008) ไดศึกษาลักษณะทางโครงสรางของตัวเรงปฏิกิริยา ZrO2

เมื่อถูกเคลือบดวย SO42- ที่ความเขมขนตางๆ ของ SO4

2- (รอยละ 5, 10, 15, 20, 25 และ 30 โดยน้ําหนัก) และศึกษาความ activity ของตัวเรงปฏิกิริยาที่มีตอการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของ

28

เอทานอลเพื่อผลิตเอทิลีน จากการทดลองที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 380 องศาเซลเซียส พบวาการเพิ่มความเขมขนของการเคลือบ SO4

2- จะชวยเพิ่มความ activity ของตัวเรงปฏิกิริยา โดยการเคลือบ SO4

2- ที่ความเขมขนรอยละ15 โดยน้ําหนัก ทําใหคาการเปลี่ยนของเอทานอลสูงสุดซึ่งสูงถึง 100 % เนื่องจากการเคลือบที่ความเขมขนดังกลาวทําใหพื้นที่ผิวของตัวเรงปฏิกิริยาที่คาสูงสุดแตเมื่อเคลือบ SO4

2- ที่ความเขมขนมากกวารอยละ 15 โดยน้ําหนัก ความ activity ของตัวเรงปฏิกิริยาลดลงโดยทําใหคาการเปลี่ยนของเอทานอลจะลดลง

Zhang และคณะ (2008) ทําการศึกษาการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อผลิตเอทิลีน โดยทดลองและเปรียบเทียบความ activity และความเสถียรของตัวเรงปฏิกิริยาชนิดตางๆ ไดแก - Al2O3 , HZSM-5 (Si/Al = 25), silicoaluminophosphate (SAPO-34) และ Ni-substituted SAPO-34 (NiAPSO-34) โดย - Al2O3 และ HZSM-5 เปนตัวเรงปฏิกิริยาเชิงการคา สวนตัวเรงปฏิกิริยา SAPO-34 และ NiAPSO-34 ไดจากการสังเคราะหในหองปฏิบัติการ จากการทดลองพบวาแนวโนมของความ activity ของตัวเรงปฏิกิริยาเปนดังนี้ HZSM-5 > NiAPSO-34 >SAPO-34 > - Al2O3 และจากการศึกษาความศึกษาความเสถียรของตัวเรงปฏิกิริยาพบวา NiAPSO-34 และ SAPO-34 มีความเสถียรเมื่อทดลองเปนเวลานาน สวน HZSM-5 และ - Al2O3 เกิดการเสื่อมสภาพเมื่อทดลองเปนเวลานาน จึงไมเหมาะที่จะนํา ZSM-5 และ - Al2O3 ไปใชงานเปนเวลานาน ดังนั้นจากงานวิจัยทําใหสรุปไดวา NiAPSO-34 เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการผลิตเอทิลีนจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลที่ระยะเวลานาน

บทที่ 3

วัสดุ อุปกรณและวิธีการ

3.1 วัสดุ

3.1.1 วัตถุดิบ เมทานอลสวนเกินที่มีสวนประกอบของกรดซัลฟวริก ซึ่งเหลือจากกระบวนการ

ผลิตไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชัน (1.59 %โดยน้ําหนัก) โดยใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา ดีไฮเดรชัน

3.1.2 สารเคมี(1) ไดเอทิลอีเทอร (AR Grade, 99.8 % โดยน้ําหนัก) บริษัทผูผลิต Merck KGaA(2) เอทานอล (AR Grade, 99.8 % โดยน้ําหนัก) บริษัทผูผลิต Merck KGaA(3) 1-โพรพานอล (AR Grade, 99.5 % โดยน้ําหนัก) บริษัทผูผลิต Lab Scan(4) โซเดียมไฮดรอกไซด (AR Grade) บริษัทผูผลิต Merck KGaA(5) กรดซัลฟวริก (AR Grade, 98 %โดยน้ําหนัก) บริษัทผูผลิต Lab Scan(6) น้ํากลั่น

3.2 อุปกรณ

3.2.1 เครื่องมือและอุปกรณทั่วไป(1) เครื่องแกสโครมาโทกราฟ บริษัท SHIMADZU รุน 14B ดีเทคเตอรแบบ FID(2) เครื่อง Karl Fisher Coulometer(3) เครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุน(4) เครื่องชั่งละเอียด 4 ตําแหนง(5) ถังปฏิกรณสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอร(6) อุปกรณสําหรับควบแนน(7) อุปกรณสําหรับควบคุมอุณหภูมิ

29

30

โดยลักษณะการทํางานของระบบสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอรแสดงไดดังภาพประกอบที่ 5

ภาพประกอบที่ 5 ระบบการผลิตไดเอทิลอีเทอร

3.2.2 เครื่องมือและอุปกรณสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอร(1) ถังปฏิกรณแบบกะสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอร โดยถังปฏิกรณแบบกะสําหรับ

ผลิตไดเอทิลอีเทอร สรางขึ้นจากเหล็กกลาไรสนิมชนิด 316 (Stainless Steel Type 316) ถังมีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกมีขนาดเสนผาศูนยกลางภายในของถัง 3 นิ้ว สูง 6 นิ้ว และภายถังมีความหนา 0.5 นิ้ว เพื่อรองรับความดันสูงที่จะเกิดขึ้นในขณะเมื่อผลิตไดเอทิลอีเทอร โดยมีฝาปดขนาดเสนผาศูนยกลางภายใน 6 นิ้ว สารตั้งตนจะถูกบรรจุไวภายในถังปฏิกรณพรอมตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งกอนการทดลองทุกครั้งตองปดฝาถังปฏิกรณใหสนิทเพื่อไมใหสารรั่วซึมออกมาภายนอกขณะทําการทดลอง

CondenserValve

Pressure Gauge

Thermocouple

TemperatureController

Product Trap

Reactor & Heater

31

ภาพประกอบที่ 6 ถังปฏิกรณแบบกะสําหรับผลิตไดเอทิลอีเทอร

(2) ชุดควบคุมอุณหภูมิสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอร โดยชุดควบคุมอุณหภูมิจะทําหนาที่ควบคุมอุณหภูมิภายในถังปฏิกรณแบบกะใหคงที่ ซึ่งตูควบคุมตออยูกับชุดใหความรอนขนาด 1,000 วัตต และเทอรโมคัปเปลวัดอุณหภูมิชนิด K นอกจากนี้ตัวถังปฏิกรณถูกหุมลอมรอบดวยชุดใหความรอนดานขาง

ภาพประกอบที่ 7 ตูควบคุมอุณหภูมิ

32

(3) ชุดใหความรอนแกถังปฏิกรณ ผลิตโดยบริษัท SL HEATER ซึ่งมีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกโดยใชเซรามิคเปนตัวใหความรอนขนาด 1,000 วัตต ใชไฟฟากระแสสลับ 220 โวลต วิธีการใชงานจะนําชุดใหความรอนสวมหุมรอบถังปฏิกรณ โดยถังปฏิกรณจะถูกหุมดวยชุดใหความรอนดานขาง ชุดใหความรอนจะทําหนาใหความรอนแกถังปฏิกรณตามอุณหภูมิที่ตั้งไวจากชุดควบคุมอุณหภูมิ

(4) เทอรโมคัปเปลสําหรับวัดอุณหภูมิ โดยเทอรโมคัปเปลทําหนาที่วัดอุณหภูมิภายในถังปฏิกรณ ในงานวิจัยใชเทอรเทอรโมคัปเปลชนิด K ซึ่งถูกแสดงดังภาพประกอบที่ 8

ภาพประกอบที่ 8 เทอรโมคัปเปลชนิด K

เทอรโมคัปเปลชนิดนี้เหมาะสมสําหรับการใชงานที่ชวงอุณหภูมิไมเกิน 1300 องศาเซลเซียส โดยอาศัยหลักการทํางานของความตางของคาอุณหภูมิที่วัดไดระหวางขั้วทั้งสองเมื่อความแตกตางของอุณหภูมิมากก็จะมีแรงเคลื่อนไฟฟา เพิ่มมากขึ้นเชนกันสัญญาณของแรงเคลื่อนไฟฟาที่สงมาจากเทอรโมคัปเปลจะเขาเครื่องขยายสัญญาณไฟฟา ซึ่งจะขยายสัญญาณประมาณ 40 เทา สัญญาณที่ถูกขยายจะถูกสงเขาไมโครคอมพิวเตอร จากนั้นไมโครคอมพิวเตอรจะประมวลผลของสัญญาณไฟฟาที่ไดเปนคาของอุณหภูมิเบด ซึ่งจะปรากฏใหเห็นบนเครื่องบันทึกผล(Recorder)

(5) ชุดควบแนนผลิตภัณฑซึ่งจะประกอบดวยทอแกวคอนเดนเซอรลักษณะเปนทอแกว 2 ชั้น โดยมีน้ําหลอเย็นไหลอยูภายในทอชั้นนอกและสวนที่เปนผลิตภัณฑไหลในทอชั้นในโดยไหลในทิศทางสวนทางกัน ซึ่งหลังจากทดลองจะเปดบอลวาลวใหไอของผลิตภัณฑไหลไปยัง

33

คอนเดนเซอร 3 อัน ที่ชวยควบแนนไอใหเปนของเหลว สวนของเหลวที่ไดก็จะไหลตกลงสูที่เก็บผลิตภัณฑ ทอแกวคอนเดนเซอรที่ใชในการทดลองแสดงไวดังภาพประกอบที่ 9

ภาพประกอบที่ 9 ทอแกวคอนเดนเซอร

(6) อุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑเปนชุดเครื่องแกวที่สั่งทําจากบริษัท AB GLASS ซึ่งอุปกรณที่มาพรอมกับคอนเดนเซอร โดยแสดงไวดังภาพประกอบที่ 10

ภาพประกอบที่ 10 อุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑ

34

ไอของผลิตภัณฑที่ผานคอนเดนเซอรจะถูกควบแนนใหเปนของเหลวและไหลลงสูอุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑ ซึ่งอุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑจะมีวาลวสําหรับควบคุมใหของเหลวตกลงสูขวดแกวกนกลม

ภาพประกอบที่ 11 ขวดแกวกนกลม

(7) เครื่องแกสโครมาโทกราฟ (Gas Chromatograph ; GC) เปนเทคนิคสําหรับแยกสารตัวอยางที่เปนสารผสม โดยเปลี่ยนสารผสมใหเปนไอที่อุณหภูมิหนึ่ง แลวใหไอของสารเหลานั้นผานเขาไปยังคอลัมน (Column) ที่บรรจุดวยสารที่ทําหนาที่เปนตัวยึดจับที่เรียกวาStationary Phase โดยอาศัยการพาไปของเฟสเคลื่อนที่ (Mobile Phase) โดยใชแกสพา (Carrier Gas) เคลื่อนที่ไปตามคอลัมนเขาสูเครื่องวัด (Detector) สัญญาณที่เครื่องตรวจวัดไดรับนั้นจะถูกสงไปบันทึกเปน Chromatogram โดยเครื่องบันทึก (Recorder)

ในการศึกษานี้ใชเครื่องแกสโครมาโทกราฟของ SHIMADZU รุน 14B ดีเทคเตอรแบบ FID ซึ่งแสดงไวดังภาพประกอบที่ 12 โดยแกสโครมาโทกราฟมีสวนประกอบหลักๆ ดังนี้

1. แกสพา (Carrier Gas) ใชแกสฮีเลียม2. ตัวควบคุมการไหลแกส (Flow Controller)3. ระบบการฉีด (Injector Port)4. คอลัมน (Column) บรรจุแบบ 1, 2, 3 TCEP5. ดีเทคเตอร (Detector) แบบ FID6. เครื่องบันทึก (Recorder)

35

ภาพประกอบที่ 12 เครื่องแกสโครมาโทกราฟ ยี่หอ SHIMADZU รุน 14B ดีเทคเตอรแบบ FID

3.3 วิธีการศึกษา

3.3.1 การเตรียมกรดซัลฟวริกที่เหลือจากผลิตไบโอดีเซลกอนการนํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากผลิตไบโอดีเซลไปใชงานตองมีการวิเคราะห

องคประกอบตางๆกอน เชน วิเคราะหปริมาณน้ํา ปริมาณเมทานอลและปริมาณกรดซัลฟวริกที่เหลือเปนตน

ก. ข.

ภาพประกอบที่ 13 เมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลก. กอนผานการกลั่นแยกเมทานอลข. หลังผานการกลั่นแยกเมทานอล

36

หลังจากนั้นนํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากผลิตไบโอดีเซลไปกลั่นแยกเมทานอลเพื่อเพิ่มความเขมขนของกรดซัลฟวริกดวยเครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุน โดยตั้งอุณหภูมิของเครื่องไวที่ 70 องศาเซลเซียส นํากรดที่ไดไปวิเคราะหหาองคประกอบและความเขมขนของกรดซัลฟวริก

ภาพประกอบที่ 14 เครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุน

3.3.2 ขั้นตอนการทดลอง3.3.2.1 ศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีตอการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล

เพื่อใหไดผลิตภัณฑเปนไดเอทิลอีเทอรและหาสภาวะที่เหมาะสมเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งอุณหภูมิที่ทําการศึกษาคือ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส

3.3.2.2 ศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีตอการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อใหไดผลิตภัณฑเปนไดเอทิลอีเทอรและหาสภาวะที่เหมาะสมเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งอุณหภูมิที่ทําการศึกษา คือที่อุณหภูมิ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส

3.3.2.3 ศึกษาอิทธิพลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่มีตอการเกิดปฏิกิริยา ดีไฮเดรชันของเอทานอล เพื่อใหไดผลิตภัณฑเปนไดเอทิลอีเทอรและหาสภาวะที่เหมาะสมเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งระยะเวลาที่ทําการศึกษาคือ 5, 15, 30, 45 และ 60 นาที

3.3.2.4 ศึกษาอิทธิพลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่มีการเกิดปฏิกิริยา ดีไฮเดรชันของเอทานอล เพื่อใหไดผลิตภัณฑเปนไดเอทิลอีเทอรและหาสภาวะที่เหมาะสมเมื่อใช

37

กรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งระยะเวลาที่ทําการศึกษาคือ 5, 8, 11, 14, 17 และ 20 นาที

3.3.2.5 ศึกษาปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล เพื่อชวยเพิ่มผลไดของไดเอทิลอีเทอรใหเทากับผลไดสูงสุดเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยา และวิเคราะหหาปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่สามารถประหยัดลงได ซึ่งปริมาณกรดบริสุทธิ์ที่เติมลงไปคือ 1, 2, 3, 4, 5 และ 6 กรัม โดยขั้นตอนการทดลองมี 5 ขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การเตรียมกรดโดยการนําเมทานอลสวนเกินจากกระบวนการผลิต ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันไปกลั่นแยกเมทานอลดวยเครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุนเพื่อเพิ่มความเขมขนของกรดซัลฟวริกและนํากรดที่ไดไปไทเทรตหาความเขมขนกอนนําไปทดลองเพื่อใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

ขั้นตอนที่ 2 นํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล (ความเขมขนรอยละ 11.34 โดยน้ําหนัก) ทดลองกับเอทานอลบริสุทธิ์ โดยผสมกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลปริมาณ 50 มิลลิลิตร (คิดเปนน้ําหนัก 65 กรัม ซึ่งมีเนื้อกรดซัลฟวริกผสมอยู 7.36 กรัม) กับเอทานอลบริสุทธิ์ 30 มิลลิลิตร (23.7 กรัม) ลงในปฏิกรณแบบกะ และทดลองหาระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยาที่เหมาะสม โดยทดลองที่ชวงเวลา 5, 15, 30, 45 และ 60 นาที โดยอุณหภูมิเริ่มตนสําหรับทําปฏิกิริยาคือ 130 องศาเซลเซียส

ขั้นตอนที่ 3 ทําการทดลองเชนเดียวกับขั้นตอนที่ 2 แตเปลี่ยนอุณหภูมิที่ใชสําหรับการทดลองเปน 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส ตามลําดับ เพื่อหาอุณหภูมิที่เหมาะสมสําหรับการทําปฏิกิริยา

ขั้นตอนที่ 4 นํากรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 มิลลิลิตร (7.36 กรัม) ผสมกับเอทานอล บริสุทธิ์ 30 มิลลิลิตร (23.7 กรัม) ทําการทดลองหาระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยาที่เหมาะสมโดยทดลองที่ชวงเวลา 5, 8, 11, 14, 17 และ 20 นาที ตามลําดับที่อุณหภูมิเริ่มตนสําหรับทําปฏิกิริยาคือ 130 องศาเซลเซียส ตอจากนั้นทําการทดลองเชนเดิมแตเปลี่ยนอุณหภูมิที่ใชสําหรับการทดลองเปน 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส ตามลําดับเพื่อหาอุณหภูมิที่เหมาะสมสําหรับทําปฏิกิริยา

ขั้นตอนที่ 5 ทําการทดลองที่สภาวะของระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาที่ดีที่สุดและที่อุณหภูมิสําหรับการทําปฏิกิริยา 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาแตมีการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ โดยทําการทดลองหาปริมาณการเติมกรดบริสุทธิ์ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งที่จะสามารถเพิ่มผลไดของไดเอทิลอีเทอรใหไดมากที่สุด หลังจากนั้นนําคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรที่ไดจาก

38

การทดลองที่สภาวะที่ดีที่สุด เมื่อใชกรดซัลฟวริกเพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยาเปรียบเทียบกับคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรที่ไดจากการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาผสมกับกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ในปริมาณที่เหมาะสม เพื่อวิเคราะหหาปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่สามารถประหยัดลงได

3.3.3 การดําเนินการทดลอง3.3.3.1 การเตรียมสภาวะกอนทําปฏิกิริยาเพื่อผลิตไดเอทิลอีเทอร

(1) นํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลไปกลั่นแยกเมทานอล (2) นํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่ผานการกลั่นแยกเมทานอล

ใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาปริมาณ 50 มิลลิลิตร (คิดเปนน้ําหนัก 65 กรัม ซึ่งมีเนื้อกรดซัลฟวริกผสมอยู 7.36 กรัม) และเอทานอลบริสุทธิ์ปริมาณ 30 มิลลิลิตร (23.7 กรัม) ผสมใหเปนเนื้อเดียวกันเพื่อเตรียมสําหรับกอนการทดลองทุกครั้ง

(3) ปดบอลวาลวใหสนิท เพื่อปองกันไมใหไอของสารไหลไปสูคอนเดนเซอรกอนเวลาที่กําหนดไว

(4) เตรียมน้ําหลอเย็นโดยตั้งอุณหภูมิของเครื่องทําน้ําหลอเย็นใหอุณหภูมิ 12 องศาเซลเซียส

3.3.3.2 การปฏิบัติขณะเกิดปฏิกิริยาเพื่อผลิตไดเอทิลอีเทอร(1) นํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่ผานการกลั่นแยกเมทานอล

ผสมเอทานอลบริสุทธิ์จนเปนเนื้อเดียว ใสลงในถังปฏิกรณปดฝาถังใหสนิท(2) ตั้งอุณหภูมิที่ตองการใชในการทดลอง โดยรอจนกวาอุณหภูมิภายในเครื่อง

ปฏิกรณเขาสูสถานะคงที่ (steady state) ณ อุณหภูมิที่ตองการ อานคาอุณหภูมิจากตูควบคุมอุณหภูมิหลังจากนั้นเริ่มจับเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาตามที่กําหนดไว โดยเริ่มที่การทดลอง 5 นาที และการทดลองครั้งตอไปใหเปลี่ยนเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาเปน 15, 30, 45 และ 60 นาที ตามลําดับ สําหรับอุณหภูมิที่ทําการทดลอง คือที่ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส

(3) เมื่อเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาถึงตามที่กําหนดไวคอยๆเปดวาลวที่ฝาถังปฏิกรณ ใหไอของผลิตภัณฑไหลขึ้นสูดานบนไปยังคอนเดนเซอร เพื่อใหเกิดการควบแนนเปนของเหลวใหหมด โดยใชเวลาในการควบแนนประมาณ 10 - 15 นาที ซึ่งของเหลวทั้งหมดจะไหลลงสูอุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑเมื่อสังเกตวาไมมีของเหลวไหลลงสูอุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑใหเปดวาลว

39

ที่อุปกรณสําหรับเก็บผลิตภัณฑเพื่อใหของเหลวไหลลงไปยังขวดแกวกนกลมทั้งหมด

(4) นําผลิตภัณฑที่อยูในรูปของเหลวไปชั่งน้ําหนักเพื่อบันทึกปริมาณผลิตภัณฑที่ไดหลังการทดลอง ตอจากนั้นนําผลิตภัณฑไปวิเคราะหปริมาณน้ํา ปริมาณ เอทานอลที่เหลือและปริมาณไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตได หลังการทดลองทุกครั้งนํากรดที่เหลือภายในถังปฏิกรณไปวิเคราะหหาความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือ

(5) เปลี่ยนตัวเรงปฏิกิริยาในการทดลอง โดยใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์แทนกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล ทําการทดลองที่สภาวะอุณหภูมิเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา แตเปลี่ยนชวงเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาใหแคบลงเปน 5 - 20 นาที

(6) สุดทายทําการทดลองโดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล แตมีการเติมกรดบริสุทธิ์ที่ปริมาณ 1 – 6 กรัม โดยทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่ดีที่สุดซึ่งคือที่เวลา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับการทดลองคือที่130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส ตามลําดับ

บทที่ 4

ผลการทดลองและวิจารณ

งานวิจัยนี้ศึกษาถึงปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน (Dehydration) ของเอทานอเพื่อผลิต ไดเอทิลอีเทอร โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ทําการทดลองโดยใชถังปฏิกรณชนิดกะ (Batchreactor) ตัวแปรที่ทําการศึกษาสําหรับกระบวนการ การเกิดปฏิกิริยา ไดแก

1. อุณหภูมิสําหรับการเกิดปฏิกิริยา2. ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา3. ปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมเพื่อเพิ่มผลไดของไดเอทิลอีเทอรโดยมีวัตถุประสงคเพื่อหาภาวะที่เหมาะสมสําหรับการเกิดปฏิกิริยาสังเคราะห

ไดเอทิลอีเทอรและหาวิธีเพิ่มมูลคาใหแกกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล

4.1 ลักษณะและคุณสมบัติของตัวเรงปฏิกิริยา

ตัวเรงปฏิกิริยาที่ใชในวิจัยนี้คือกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและซัลฟวริกบริสุทธิ์ โดยกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลไดจากการผลิตแบบปฏิกิริยา เอสเตอริฟเคชัน หลังจากสิ้นสุดกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจะมีเมทานอลเหลือ ซึ่งเรียกวา เมทานอลสวนเกิน โดยในสวนของเมทานอลสวนเกินจะมีกรดซัลฟวริกผสม ซึ่งกอนการนํากรดซัลฟวริกไปใชงานทุกครั้งจะตองกลั่นแยกเมทานอลออก ดวยเครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุนเพื่อเพิ่มความเขมขนของกรดซัลฟวริก

4.1.1 ลักษณะของเมทานอลที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลโดยลักษณะของเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยา

เอสเตอริฟเคชัน ซึ่งยังไมผานการกลั่นแยกเมทานอลมีสีน้ําตาลใส มีน้ํามันแยกชั้นอยูปริมาณเล็กนอยและมีกลิ่นเหม็น เมื่อวิเคราะหองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่ไมผานการกลั่นแยก เมทานอลพบวามีองคประกอบดังภาพประกอบที่ 15

40

41

15.121.59

74.68

8.61

กรดซัลฟวริก

น้ํา

เมทานอล

น้ํามันและอื่นๆ

ภาพประกอบที่ 15 รอยละโดยน้ําหนักองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันที่ไมไดผานการกลั่นแยกเมทานอล

จากภาพประกอบที่ 15 พบวาองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่ยังไมผานการกลั่นแยกเมทานอลมีคา pH เทากับ 5.78 ซึ่งมีปริมาณกรดซัลฟวริกผสมอยูเพียงรอยละ 1.59 โดยน้ําหนัก องคประกอบโดยสวนใหญของเมทานอลสวนเกินคือเมทานอล ซึ่งมีปริมาณมากถึงรอยละ 74.68 โดยน้ําหนัก สําหรับองคประกอบที่เหลืออื่นๆ คือน้ํารอยละ 8.61 โดยน้ําหนัก น้ํามันและสิ่งเจือปนอื่นๆ รอยละ 15.12 โดยน้ําหนัก

จากการวิเคราะหหาองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่ยังไมผานการกลั่นแยกเมทานอล ทําใหทราบวาปริมาณกรดซัลฟวริกที่มีอยูในเมทานอลสวนเกินมีปริมาณนอย จึงทําใหจําเปนตองกลั่นแยกเมทานอลออก เพื่อเพิ่มความเขมขนของกรดซัลฟวริก สําหรับการกลั่นแยก เมทานอลจะกลั่นดวยเครื่องระเหยสุญญากาศแบบหมุนที่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส และเมื่อนําเมทานอลสวนเกินที่ผานการกลั่นแยกเมทานอลไปวิเคราะหองคประกอบซึ่งจะมีองคประกอบดังภาพประกอบที่ 16

42

73.17

11.34

3.20

12.49

กรดซัลฟวริก

น้ํา

เมทานอล

น้ํามันและอื่นๆ

ภาพประกอบที่ 16 รอยละโดยน้ําหนักองคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชันเมื่อผานการกลั่นแยกเมทานอล

องคประกอบของเมทานอลสวนเกินที่ผานการกลั่นแยกเมทานอลสามารถมีคา pH เทากับ 4.13 โดยสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 16 ซึ่งพบวาความเขมขนของกรดซัลฟวริกเพิ่มขึ้นเปนรอยละ 11.34 โดยน้ําหนัก และสามารถลดปริมาณเมทานอลเหลืออยูเพียงรอยละ 3.2 โดยน้ําหนัก องคประกอบที่เหลือสวนใหญเปนน้ํามันและสิ่งเจือปนอื่นๆ ที่มีมากถึงรอยละ 73.17 โดยน้ําหนัก จากการกลั่นแยกเมทานอลทําใหน้ําบางสวนถูกกลั่นออกไปจึงทําใหความเขมขนของน้ําที่วิเคราะหได สูงขึ้นกวาเดิมเล็กนอยเพียงรอยละ 12.49 โดยน้ําหนัก

4.2 ผลของอุณหภูมิตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร

การทดลองศึกษาผลของอุณหภูมิที่มีตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอรที่ชวงอุณหภูมิระหวาง 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส โดยสารตั้งตนในที่นี้คือเอทานอลบริสุทธิ์ปริมาณ30 มิลลิลิตร และตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับการทดลองมี 2 ชนิด คือกรดซัลฟวริกที่ เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล ซึ่งในทุกการทดลองจะใชปริมาณ 50 มิลลิลิตร และกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ใชปริมาณ 4 มิลลิลิตร โดยผสมสารตั้งตนและตัวเรงปฏิกิริยาใหเปนเนื้อเดียวกันกอนเริ่มการทดลองทุกครั้ง จากนั้นทําการทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5, 15, 30, 45 และ 60 นาที เมื่อใชกรด

43

ซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาและทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5, 8, 12, 15, 17 และ 20 นาที เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งมีผลการทดลองดังนี้

4.2.1 ผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรการศึกษาผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเมื่อใชกรด

ซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 17 และ 18 ตามลําดับ ซึ่งผลของกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 130 เปน 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑมีคาเพิ่มขึ้น โดยที่จะมีคาสูงสุดที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และจะลดลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา160 องศาเซลเซียส ในทุกๆ ระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยา

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

130 140 150 160 170

Temperature (C)

DE

E Y

ield

5 min

15 min

30 min

45 min

60 min

ภาพประกอบที่ 17 ผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

44

จากภาพประกอบที่ 17 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.05 เปน 0.24 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.18 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.13 เปน 0.44 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.33 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 30 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.12 เปน 0.41 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.29 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 45 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.08 เปน 0.38 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.27 และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 60 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.08 เปน 0.37 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.24

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

130 140 150 160 170

Temperature (C)

DE

E Y

ield

5 min

8 min

12 min

15 min

17 min

20 min

ภาพประกอบที่ 18 ผลของอุณหภูมิตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

จากภาพประกอบที่ 18 การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑมีคา

45

เพิ่มขึ้นโดยที่จะมีคาสูงสุดที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และจะลดลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา160 องศาเซลเซียส ในทุกๆ ระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยาเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา แตคาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา จะมีคาสูงกวาการใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.18 เปน 0.4 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.2 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 8 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.19 เปน 0.54 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.43 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 12 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.38 เปน 0.66 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.56 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.4 เปน 0.68 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.58 ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 17 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.37 เปน 0.63 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.54 และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 20 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 0.3 เปน 0.58 ซึ่งที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรลดลงเหลือ 0.47

4.2.2 ผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑการศึกษาผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่ เหลือจากการทํา

ปฏิกิริยาในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 19 และ 20 ตามลําดับ ซึ่งผลของกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาเมื่อเพิ่ม อุณหภูมิจาก 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส องคประกอบของ เอทานอลในผลิตภัณฑมีคาลดลงในทุกๆ ระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยา โดยที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 88.3% เปน 62.6% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 76.8% เปน 30.5% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 30 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 80.8% เปน 34.5% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 45 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 83.9% เปน 37.0% และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 60 นาที องคประกอบ

46

ของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 84.7% เปน 40.1% โดยที่สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 19

0

20

40

60

80

100

130 140 150 160 170

Temperature (C)

Eth

an

ol

in P

rod

uc

t (m

ol%

)

5 min

15 min

30 min

45 min

60 min

ภาพประกอบที่ 19 ผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือจากการทําปฏิกิริยาในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

สําหรับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑมีคาลดลงที่ทุกๆระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาแตองคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยามีคานอยกวา โดยที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 71.5% เปน 35.4% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 8 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 68.1% เปน 16.6% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 12 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 50.0% เปน 8.0% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 46.5% เปน 3.3% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 17 นาที องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 51.3%

47

เปน 10.0% และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 20 องคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑลดลงจาก 57.7% เปน 16.1% ซึ่งสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 20

0

20

40

60

80

100

130 140 150 160 170

Temperature (C)

Eth

an

ol

in P

rod

uc

t (m

ol%

)

5 min

8 min

12 min

15 min

17 min

20 min

ภาพประกอบที่ 20 ผลของอุณหภูมิตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือจากการทําปฏิกิริยาในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่ระยะเวลาตางๆสําหรับทําปฏิกิริยา

4.2.3 ผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑการศึกษาผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเมื่อใชกรด

ซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 21 และ 22 ตามลําดับ ซึ่งผลของกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 130 ถึง170 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑมีคาเพิ่มขึ้นในทุกๆ ระยะเวลาที่ใชสําหรับทําปฏิกิริยา โดยที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 8.5% เปน 25.7% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 15.5% เปน 48.1% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 30 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 12.1% เปน 46.0% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 45 นาที ปริมาณของน้ําที่

48

เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 10.9% เปน 44.4% และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 60 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 10.3% เปน 42.9% โดยที่สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 21

0

20

40

60

80

100

130 140 150 160 170

Temperature (C)

Wa

ter

in P

rod

uc

t (m

ol%

)

5 min

15 min

30 min

45 min

60 min

ภาพประกอบที่ 21 ผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑหลังเกิดปฏิกิริยา เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

สําหรับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 130 ถึง 170 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑมีคาเพิ่มขึ้นที่ทุกๆระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาแตปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยามีคามากกวา โดยที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 17.6% เปน 50.0% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 8 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 19.9% เปน 52.9% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 12 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 27.2% เปน 53.8% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 29.2% เปน 57.2% ที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา

49

17 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 26.4% เปน 52.7% และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 20 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 23.7% เปน 51.5% โดยที่สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 22

0

20

40

60

80

100

130 140 150 160 170

Temperature (C)

Wa

ter

in P

rod

uc

t (m

ol%

) 5 min

8 min

12 min

15 min

17 min

20 min

ภาพประกอบที่ 22 ผลของอุณหภูมิตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑหลังเกิดปฏิกิริยา เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่ระยะเวลาตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

จากภาพประกอบที่ 17 – 22 แสดงผลการทดลองเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ เปนตัวเรงปฏิกิริยาโดยทดลองที่ชวงอุณหภูมิ 130 – 170 องศาเซลเซียส พบวาเพิ่มอุณหภูมิในการทดลอง คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นอยางรวดเร็ว โดยคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นมากสุดที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และเมื่ออุณหภูมิในการทดลองมากกวา 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลง ในขณะที่องคประกอบของเอทานอลในน้ําลดลง ที่เปนเชนนี้เนื่องจาก สารตั้งตนตองการพลังงานจํานวนหนึ่งในการเกิดปฏิกิริยาซึ่งตองมีคามากกวา หรือเทากับพลังงานกระตุน (Activation Energy ; Ea) เพื่อใหโมเลกุลของสารตั้งตนมีพลังงานเพียงพอ และเกิดการชนกันในทิศทางที่เหมาะสมจึงจะสามารถเกิดปฏิกิริยาได ดังนั้นการเพิ่มอุณหภูมิใหกับระบบจึงเปนเหมือนกับการเพิ่มพลังงานใหกับสารตั้งตนนั่นเอง จึงทําใหเอทานอลซึ่งเปนสารตั้งตนสามารถ

50

เกิดปฏิกิริยาไปเปนสารผลิตภัณฑไดเอทิลอีเทอรและน้ําไดดีขึ้น ซึ่งน้ําที่เกิดขึ้นเปนผลิตภัณฑที่เกิดจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันเชนเดียวกับไดเอทิลอีเทอร จึงทําใหปริมาณไดเอทิลอีเทอรและน้ําที่ผลิตไดมีแนวโนมเหมือนกัน โดยสามารถดูไดจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลซึ่งพบวาเอทานอล 2 โมล สามารถผลิตไดเอทิลอีเทอรได 1 โมล และน้ํา 1 โมล สวนเอทานอลที่เหลือจากการทดลองจะลดลงนั่นคือ เมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑมีคาเพิ่มขึ้น สวนองคประกอบของเอทานอลในผลิตภัณฑมีคาลดลง

จากผลการทดลองจะเห็นไดวาคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีคามากสูงสุดที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองมากกวา 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของเอทิลอีเทอรจะลดลง ซึ่งผลของอุณหภูมิสอดคลองกับงานวิจัยของ Varisli และคณะ(2007) เหตุผลที่เปนเชนนี้เนื่องจากเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองมากกวา 160 องศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาการผลิตเอทิลีนจากเอทานอล จึงทําใหปริมาณไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดลดลงแตปริมาณน้ําที่เกิดขึ้นสูงขึ้น สาเหตุที่ปริมาณน้ําที่เกิดสูงขึ้นเนื่องมาจากปฏิกิริยาการผลิตเอทิลีนจาก เอทานอลมีน้ําเกิดขึ้น 1 โมล เชนเดียวกับปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล ทําใหน้ําที่ไดจึงมาจากทั้งสอง ปฏิกิริยาดังกลาว ดังนั้นเมื่อยิ่งเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองมากเทาไหรปริมาณน้ําที่เกิดขึ้นก็ยิ่งสูงขึ้นตาม

เมื่อนําผลการทดลองระหวางการใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยามาเปรียบเทียบ โดยเปรียบเทียบที่ระยะเวลาสําหรับปฏิกิริยาและอุณหภูมิเดียวกันพบวาปฏิกิริยาการผลิตไดเอทิลอีเทอรเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแรงกวา จึงทําใหคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ มีคามากกวาการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ทั้งที่การทดลองทั้งสองใชปริมาณเนื้อกรดซัลฟวริกในการทดลองเทากัน ที่เปนเชนนี้เนื่องจากในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลมีสวนประกอบของน้ํามันและสิ่งเจือปนอื่นๆ มากถึงรอยละ 73.17 โดยน้ําหนัก ซึ่งเปนสิ่งที่ไปรบกวนระบบจึงสงผลใหกรดซัลฟวริกเรงปฏิกิริยาไดไมเต็มและทําใหไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดนอยกวาการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา

51

4.3 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร

การทดลองการศึกษาผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่มีตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอรในชวงเวลา 5 – 60 นาที และ 5 – 20 นาที เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล 50 มิลลิลิตร (65 กรัม มีเนื้อกรดซัลฟวริกอยู 7.36 กรัม) และกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา 4 มิลลิลิตร (7.36 กรัม) ตามลําดับ ปริมาณสารตั้งตนที่ใช 30 มิลลิลิตร และอุณหภูมิในการทดลองคือ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส โดยที่ผลการทดลองดังนี้

4.3.1 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร การศึกษาผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร

(DEE yield) เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่ เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 23 และ 24 ตามลําดับ ซึ่งผลของกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา เมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 60 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นและจะมากสุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลอง โดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.05 เปน 0.13 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 0.08 ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.08 เปน 0.18 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 0.12 ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.18 เปน 0.24 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 0.17 ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.24 เปน 0.44 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 0.37 และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.18 เปน 0.33 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 0.24 โดยสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 23

52

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 10 20 30 40 50 60

Time (min)

DE

E Y

ield

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 23 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

สําหรับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 20 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นและจะมากที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลองเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.18 เปน 0.4 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 0.3 ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.27 เปน 0.49 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 0.39 ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.36 เปน 0.63 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 0.54 ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.4 เปน 0.68 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 0.58 และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอร

53

เพิ่มขึ้นจาก 0.2 เปน 0.58 แตหลังจาก 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 0.47 โดยที่สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 24

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 5 10 15 20

Time (min)

DE

E Y

iled

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 24 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

4.3.2 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑ

การศึกษาผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 25 และ 26 ตามลําดับ ซึ่งผลของกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา พบวาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 60 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงและจะนอยสุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือ

54

ในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลอง โดยที่สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 25

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60

Time (min)

Eth

an

ol

in P

rod

uc

t (m

ol%

)

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 25 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

จากภาพประกอบที่ 25 ที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 88.3% เปน 76.8% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เพิ่มขึ้นเปน 84.6% ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 84.9% เปน 72.7% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เพิ่มขึ้นเปน 81.9% ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่ เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 72.2% เปน 59.1% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เพิ่มขึ้นเปน 67.7% ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 61.7% เปน 37.4% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เพิ่มขึ้นเปน

55

41.9% และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 62.7% เปน 30.5% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เปน 40.1%

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

Time (min)

Eth

an

ol

in P

rod

uc

t (m

ol%

)

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 26 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

จากภาพประกอบที่ 26 สําหรับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 20 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงและจะนอยที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลองเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 71.5% เพิ่มขึ้นเปน 46.5% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เพิ่มขึ้นเปน 57.7% ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 59.4% เปน 31.4%

56

แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เพิ่มขึ้นเปน 45.8% ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่ เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 41.6% เปน 11.2% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เพิ่มขึ้นเปน 24.3% ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 35.9% เปน 4.4% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของ เอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เพิ่มขึ้นเปน16.1% และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑลดลงจาก 35.4% เปน 3.3% แตหลังจาก 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เพิ่มขึ้นเปน 14.8%

4.3.3 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ การศึกษาผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นใน

ผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 27 และ 28 ตามลําดับ ซึ่งผลจากกราฟที่ไดมีแนวโนมเชนเดียวกันทั้งสองการทดลองคือ การทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 60 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นและจะมากที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลอง โดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 8.5% เปน 15.5% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 10.3% ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 10.1% เปน 16.4% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 10.6% ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 17.0% เปน 26.3% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 21.62% ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 23.4% เปน 34.6% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่ เวลา 60 นาที เหลือ 33.7% และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 25.7% เปน 48.1% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 60 นาที เหลือ 42.9% ซึ่งสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 27

57

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60

Time (min)

W

ate

r in

Pro

du

ct

(mo

l%)

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 27 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่ เหลือจากการผลิตไบโอดี เซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

สําหรับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาจาก 5 – 20 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นและจะมากที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลองเชนเดียวกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 17.6% เปน 29.2% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 23.6% ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 23.3% เปน 36.4% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 28.6% ที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 35.3%เปน 48.2% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 41.4% ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 37.6% เปน 51.6% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่

58

เวลา 20 นาที เหลือ 45.7% และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑเพิ่มขึ้นจาก 50.0% เปน 57.2% แตหลังจาก 15 นาที ปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งที่เวลา 20 นาที เหลือ 51.5% โดยสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 28

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

Time (min)

Wa

ter

in P

rod

uc

t (m

ol%

) 130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 28 ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

จากภาพประกอบที่ 23 – 28 แสดงผลการทดลองเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 – 60 นาที และใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาซึ่งทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 5 – 20 นาที โดยทดลองที่อุณหภูมิ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส พบวาเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาในการทดลอง คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้น โดยเพิ่มขึ้นมากที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที พบวาคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑมีแนวโนมลดลงเรื่อยๆ ซึ่งสอดคลองกับบทความของ Metwurst (2004) เหตุผลที่เปนเชนนี้เนื่องจากที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยานอยกวา 15 นาที เปนระยะเวลาที่ใชยังนอยเกินไปจึง

59

ทําใหปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเกิดขึ้นไดไมเต็มที่ และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที ซึ่งเปนระยะเวลาที่นานจนถึงจุดสมดุลของปฏิกิริยาจึงทําใหน้ําและไดเอทิลอีเทอรที่อยูผลิตภัณฑเกิดการยอนกลับของปฏิกิริยาไปเปนเอทานอลดังเดิม โดยสามารถสังเกตไดจากองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑนั่นคือ เมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาคาองคประกอบของเอทานอลลดลง ซึ่งจะมีคานอยที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑมีแนวโนมลดลงเรื่อยๆ

4.4 ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร

การศึกษาผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ เพื่อเพิ่มผลไดของ ไดเอทิลอีเทอร ถูกศึกษาโดยทําการทดลองที่สภาวะของอุณหภูมิและระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด คือที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที สําหรับวิธีการทดลองทําเชนเดียวกับการทดลองเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยทดลองที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตจะมีการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่ปริมาณตั้งแต 1 – 6 กรัม

4.4.1 ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร

การศึกษาผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ปริมาณ 1 – 6 กรัม ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล เพื่อเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรในผลิตภัณฑซึ่งทดลองที่อุณหภูมิ 130, 140, 150, 160 และ 170 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที สามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 29 ผลจากกราฟที่ไดพบวาเมื่อเพิ่มปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมลงไปคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นในทุกๆ อุณหภูมิที่ทําการทดลอง

จากภาพประกอบที่ 17 พบวาการทดลองที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับการทําปฏิกิริยาที่ 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาจะใหคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรเพียง 0.44 ซึ่งเปนคาที่นอยเนื่องจากความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่ไดจากการผลิตไบโอดีเซลมีความเขมขนนอย จึงทําใหการใหไฮโดรเจน

60

ไอออนแกโมเลกุลของเอทานอลเกิดขึ้นนอย ซึ่งสงผลใหโมเลกุลของเอทานอลเกิดการแตกตัวเปนโมเลกุลของน้ําและไดเอทิลอีเทอรไดนอย ดังนั้นจึงทําใหตองมีการศึกษาเพิ่มเติมถึงปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ตองเติมลงไปเพื่อชวยเรงปฏิกิริยาและเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อทดลองโดยเติมกรดบริสุทธิ์ลงไปผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่อุณหภูมิตางๆ พบวาเมื่อเพิ่มปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติม คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นโดยที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.2 เปน 0.42 ซึ่งคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเติมมากกวา 6 กรัม ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.26 เปน 0.5 ซึ่งคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเติมมากกวา 6 กรัม ที่อุณหภูม ิ150 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.26 เปน 0.5 ซึ่งคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเติมมากกวา 6 กรัม ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.5 เปน 0.7 ซึ่งคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีแนวโนมคงที่เมื่อเติมมากกวา 4 กรัม และที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเพิ่มขึ้นจาก 0.35 เปน 0.59 ซึ่งคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเติมมากกวา 6 กรัม

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3 4 5 6

Pure Acid (g)

DE

E Y

ield

130 C

140 C

150 C

160 C

170 C

ภาพประกอบที่ 29 ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลตอคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และที่อุณหภูมิตางๆ สําหรับทําปฏิกิริยา

61

จากภาพประกอบที่ 29 เมื่อพิจารณาอุณหภูมิและปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมลงไป พบวาการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ปริมาณตางๆ ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ใหคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรสูงที่สุดถึง 0.7 โดยใชปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมเพียง 4 กรัม ซึ่งที่อุณหภูมิ 130, 140, 150 และ 170 องศาเซลเซียส มีแนวโนมที่ตองเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์มากกวา 6 กรัม จึงจะไดคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรที่มากกวาหรือใกลเคียงกับการทดลองที่อุณหภูมิ 160องศาเซลเซียส ดังนั้นการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ปริมาณ 4 กรัม ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที เปนปริมาณที่เหมาะสมที่สุด

เมื่อนําคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรจากการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม ลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที มาเปรียบเทียบกับคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอร เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวและกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที พบวามีคาใกลเคียงกับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยา ซึ่งมีคาผลไดสูงสุดของ ไดเอทิลอีเทอรเปน 0.68 และการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลจะใหคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรเปน 0.7 ซึ่งสามารถแสดงไดดังภาพประกอบที่ 30

0.44

0.68 0.7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

DEE Yield

Recovery Acid Pure Acid Recovery Acid+ Pure Acid 4 g

ภาพประกอบที่ 30 คาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอร โดยใชตัวเรงปฏิกิริยาชนิดตางๆ เมื่อทดลองที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที

62

ตารางที่ 4 ปริมาณการเติมกรดบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณกรดบริสุทธิ์ที่สามารถประหยัดได

ปริมาณกรดบริสุทธิ์ที่เติม(g)

อัตราโดยน้ําหนักกรดบริสุทธิ์ตอ กรดที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล

ผลไดไดเอทิลอีเทอร

ปริมาณกรดบริสุทธิ์ที่ประหยัด (g)

คิดเปน(wt%)

1 1:65.00 0.40 6.36 86.412 1:32.50 0.57 5.36 72.833 1:21.66 0.67 4.36 59.244 1:16.25 0.70 3.36 45.655 1:13.00 0.69 2.36 32.066 1:10.83 0.70 1.36 18.48

จากการนําผลทดลองการเติมกรดบริสุทธิ์ปริมาณตางๆ ที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที เพื่อชวยเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรมาวิเคราะหหาปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่สามารถประหยัดลงได พบวาจากตารางที่ 4 การเติมกรดบริสุทธิ์เพิ่ม 4 กรัม เปนปริมาณการเติมที่เหมาะสมที่สุด โดยอัตราสวนกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่เติมลงในกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลคิดเปน 1:16.25 โดยน้ําหนัก ซึ่งสามารถชวยประหยัดปริมาณกรดบริสุทธิ์กวาการใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยาถึง 3.36 กรัม คิดเปนรอยละ 45.65 โดยน้ําหนัก

4.5 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล

หลังสิ้นสุดการทดลองการผลิตไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของ เอทานอล พบวาภายในถังปฏิกรณจะมีกรดเหลืออยูซึ่งมีสีดําและกลิ่นคอนขางแรง เมื่อนํากรดที่เหลือดังกลาวไปวิเคราะหหาความเขมขนของกรดซัลฟวริกดวยวิธี potentiometer ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดบริสุทธิ์เมื่อผานการผลิตไดเอทิลอีเทอร สามารถแสดงไดดังตารางที่ 5 และ 6 ตามลําดับ

63

ตารางที่ 5 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลหลังจากถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล

เวลา ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่อุณหภูมิตางๆ (wt%)(min) 130C 140C 150C 160C 170C

5 1.24 1.25 1.25 1.23 1.25

15 1.23 1.26 1.24 1.24 1.23

30 1.21 1.20 1.25 1.23 1.27

45 1.18 1.23 1.21 1.25 1.20

60 1.24 1.19 1.22 1.28 1.23

จากตารางที่ 5 พบวาความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเมื่อผานการผลิตไดเอทิลอีเทอรมีคาลดลงจากรอยละ 11.34 โดยน้ําหนัก เหลือประมาณรอยละ 1.2โดยน้ําหนัก ที่ทุกๆ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาและอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา ซึ่งความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่เหลือนอยนาจะมีสาเหตุมาจาก กรดซัลฟวริกตกคางอยูภายในถังปฏิกรณและบางสวนเกิดการระเหย

ตารางที่ 6 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์หลังจากถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของ เอทานอล

เวลา ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่อุณหภูมิตางๆ (wt%)(min) 130C 140C 150C 160C 170C

5 41.51 41.53 41.1 40.86 41.23

8 41.15 40.96 41.85 40.13 40.42

12 42.07 41.91 40.67 41.73 40.57

15 41.18 41.23 40.21 42.25 40.20

17 40.24 40.59 41.28 42.89 41.16

20 41.24 42.07 40.87 40.21 41.49

64

จากตารางที่ 6 พบวาความเขมขนของกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ผ านการผลิต ไดเอทิลอีเทอรมีคาลดลงจากรอยละ 98 โดยน้ําหนัก เหลือประมาณรอยละ 41 โดยน้ําหนัก ที่ทุกๆ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาและอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา เมื่อพิจารณาจากความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่บริสุทธิ์ที่เหลือ พบวาความเขมขนของกรดที่เหลือมีคาสูง จึงนาที่จะสามารถนํากรดที่เหลือดังกลาวกลับมาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อผลิตไดเอทิลอีเทอรไดอีกครั้ง เพื่อเปนการลดคาใชจายสําหรับกรดซัลฟวริกที่นํามาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

ตารางที่ 7 ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลผสมกับกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์หลังจากถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล

กรดซัลฟวริกที่เติม ความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่อุณหภูมิตางๆ (wt%)(g) 130C 140C 150C 160C 170C

1 1.41 1.51 1.46 1.42 1.49

2 1.65 1.69 1.66 159 1.72

3 1.86 1.75 1.82 1.71 1.85

4 2.08 2.13 2.01 2.15 2.11

5 2.24 2.29 2.21 2.30 2.25

6 2.43 2.48 2.40 2.55 2.51

จากตารางที่ 7 พบวาความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเมื่อผานการผลิตไดเอทิลอีเทอรผสมกับกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆมีความเขมขนเหลือประมาณรอยละ 1.4 – 2.5 โดยน้ําหนัก ซึ่งความเขมขนของกรดที่เหลือถือวานอยจึงไมเหมาะสมที่จะนํากลับมาใชใหมอีกครั้ง

4.6 การประเมินคาใชจายที่สามารถลดลง เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

จากการทดลองพบวาเมื่อผลิตไดเอทิลอีเทอรที่สภาวะที่ เหมาะสมที่สุดคือที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์

65

4 มิลลิลิตร (7.36 กรัม) และกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 2.17 มิลลิลิตร (4 กรัม) ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล 50 มิลลิลิตร (65 กรัม ซึ่งมีเนื้อกรดซัลฟวริกผสมอยู 7.36 กรัม) เปนตัวเรงปฏิกิริยาตามลําดับ พบวาเมื่อใชตัวเรงปฏิกิริยาทั้งสองชนิดจะใหคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรที่ใกลเคียง 0.7 และเมื่อทําการประเมินคาใชจายของปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรสามารถแสดงผลการประเมินไดดังตารางที่ 8 โดยสมมติใหตองการผลิตไดเอทิลอีเทอร 1 กิโลกรัม และใชระบบของงานวิจัยนี้เปนหนวยผลิต

ตารางที่ 8 การเปรียบเทียบคาใชจายของกรดซัลฟวริกที่ใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาสําหรับการผลิต ไดเอทิลอีเทอร 1 กิโลกรัม

เอทานอลที่ปอน DEE ที่ผลิตได กรดซัลฟวริกที่ใช ราคากรดซัลฟวริกชนิดตัวเรงปฏิกิริยา

กิโลกรัม กิโลกรัม กิโลกรัม บาทกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 1.77 1 0.55 8.25กรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่ เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซล

1.77 1 0.30 4.50

หมายเหตุ: ราคากรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ความเขมขนรอยละ 98 โดยน้ําหนัก ที่ขายในทองตลาดคือ 15 บาทตอกิโลกรัม (http://www.bornnet.com)

จากตารางที่ 8 พบวาการปอนเอทานอล 1.77 กิโลกรัม (2.25 ลิตร) สามารถผลิต ไดเอทิลอีเทอรได 1 กิโลกรัม (1.4 ลิตร) โดยที่คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรเปน 0.7 เทาเดิม ซึ่งในการผลิตตองใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์อยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยาถึง 0.55 กิโลกรัม โดยตองเสียเงินคากรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 8.25 บาท แตเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลจะใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียง 0.3 กิโลกรัม โดยเสียเงินคากรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4.50 บาท ดังนั้นการใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาชวยลดคาใชจายสําหรับการซื้อกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์มาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาไดถึง 3.75 บาท หรือคิดเปนรอยละ 45.45 โดยที่การนํากรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลมาใชงาน จะไมคิดคาใชจายสําหรับการกลั่นแยกเมทานอลเนื่องจากกรดที่ได ไดจากเมทานอลสวนเกินที่ผานหนวยการกลั่นแยกเมทนอลของโรงงานผลิตไบโอดีเซล

บทที ่5

สรุปผลการทดลอง

5.1 ขอสรุปผลการวิจัย

จากการศึกษาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอรจากปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอล เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาในถังปฏิกรณแบบกะ โดยศึกษาถึงอิทธิพลของตัวแปรตางๆ คือลักษณะของตัวเรงปฏิกิริยา อุณหภูมิ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา และการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมสําหรับการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร พรอมทั้งวิเคราะหความเขมขนของกรดที่ผานการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร ซึ่งสามารถสรุปผลการวิจัยไดดังนี้

5.1.1 ลักษณะตัวเรงปฏิกิริยาตัวเรงปฏิกิริยาที่ใชในงานวิจัยคือกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและ

กรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ โดยกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเมื่อผานการกลั่นแยก เมทานอลซึ่งสามารถเพิ่มความเขมขนไดจากรอยละ 1.59 โดยน้ําหนัก เปนรอยละ 11.34 โดยน้ําหนัก

5.1.2 อิทธิพลของตัวแปรตางๆ ตอปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร1. ผลของอุณหภูมิตอการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร เมื่อเพิ่ม

อุณหภูมิจาก 130 - 170 องศาเซลเซียส ที่ทุกๆ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่การใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา พบวาคาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นโดยคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะมีคามากสุดที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส แตเมื่ออุณหภูมิที่ใชในการทดลองมากกวา 160 องศาเซลเซียส คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรจะลดลง สําหรับองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการทดลองพบวามีคาลดลง ดังนั้นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรคือที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส เพราะสามารถผลิตไดเอทิลอีเทอรไดมากที่สุด

66

67

2. ผลของระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตอการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห ไดเอทิลอีเทอร โดยเพิ่มระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาจาก 5 – 60 นาที เมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาและเพิ่มระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาจาก 5 – 20 นาที เมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ ที่ทุกๆ อุณหภูมิที่ใชในการทดลอง พบวาคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นโดยมีคามากสุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที คาผลไดของไดเอทิลอีเทอรและปริมาณของน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑจะลดลงเรื่อยๆ สําหรับองคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑเมื่อเพิ่มระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาพบวามีคาลดลงโดยลงลดเหลือนอยที่สุดที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที แตเมื่อใชระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยามากกวา 15 นาที องคประกอบของเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรคือที่ระยะเวลา 15 นาที

3. ผลของการเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิต ไบโอดีเซลในปริมาณที่อัตราสวนตางๆ คือ 1:65.00, 1:32.50, 1:21.66, 1:16.25, 1:13.00, 1:10.83 โดยน้ําหนักของกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ตอน้ําหนักกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซล เพื่อชวยเพิ่มคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร โดยทดลองที่ชวงอุณหภูมิ 130 - 170 องศาเซลเซียส และที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที พบวาการเติมกรดบริสุทธิ์ที่อัตราสวน 1:16.25 โดยน้ําหนัก (เติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม) ที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที เปนอัตราการเติมที่เหมาะสมที่สุดเนื่องจากจะใหคาผลไดของ ไดเอทิลอีเทอรมากที่สุดถึง 0.7 และเมื่อนําคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรที่ไดจากการเติมกรดบริสุทธิ์ที่อัตราสวน 1:16.25 โดยน้ําหนัก (เติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม) ไปเปรียบเทียบกับคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรเมื่อทดลองโดยใชกรดบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที พบวามีคาใกลเคียงกัน ซึ่งการทดลองที่ใชกรดบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยาจะใหคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรเปน 0.68

4. จากการประเมินความประหยัดปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์สําหรับการผลิต ไดเอทิลอีเทอร เมื่อเปรียบเทียบคาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรจากผลการทดลองระหวางการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที กับการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลที่อัตราสวน 1:16.25 โดยน้ําหนัก (เติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม) เปนตัวเรงปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสําหรับการทดลอง 160 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที พบวาการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรด

68

ซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลทีอัตราสวน 1:16.25 โดยน้ําหนัก (เติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ 4 กรัม) เปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถประหยัดปริมาณกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์กวาการทดลองที่ใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เพียงอยางเดียวเปนตัวเรงปฏิกิริยาถึง 3.36 กรัม โดยที่คาผลไดสูงสุดของไดเอทิลอีเทอรจากทั้งสองการทดลองมีคาใกลเคียงกันซึ่งมีคาประมาณ 0.7 และเมื่อประเมินคาใชจายสําหรับการซื้อกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์มาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาพบวา การใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา สามารถประหยัดคาใชจายสําหรับการซื้อกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลงได 45.45 เปอรเซ็นต

5. จากการวิเคราะหความเขมขนกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลและกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์หลังจากผานการผลิตไดเอทิลอีเทอร พบวาความเขมขนกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลลดลงจากรอยละ 11.34 โดยน้ําหนัก เหลือประมาณรอยละ 1.2 โดยน้ําหนัก ที่ทุกๆ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยาสําหรับความเขมขนกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ลดลงจากรอยละ 98 โดยน้ําหนัก เหลือประมาณรอยละ 41โดยน้ําหนัก ที่ทุกๆ ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาและอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา เมื่อพิจารณาจากความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่บริสุทธิ์ที่เหลือพบวาความเขมขนของกรดที่เหลือคอนขางสูง จึงนาที่จะสามารถนํากรดที่เหลือดังกลาว กลับมาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาดีไฮเดรชันของเอทานอลเพื่อผลิตไดเอทิลอีเทอรไดอีกครั้ง เพื่อเปนการลดคาใชจายสําหรับกรดซัลฟวริกที่นํามาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

5.2 ขอเสนอแนะ1. ควรมีการศึกษาเพิ่มเติมสําหรับการผลิตไดเอทิลอีเทอรโดยใชตัวเรงปฏิกิริยา

ชนิดอื่นเชนกรดฟอสโฟริก หรือเปลี่ยนสารตั้งตนที่ใชในการผลิตเชน ใชเอทานอลที่ไดจากการหมักหรือเอทานอลเกรดการคาแทนเอทานอลบริสุทธิ์ เพื่อเปนการประหยัดคาใชจายและศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลของความเขมขนของเอทานอลที่มีตอการผลิตไดเอทิลอีเทอร นอกจากนี้ถามี

2. การนํางานวิจัยนี้ไปศึกษาเพิ่มเติม ควรมีการปรับปรุงระบบใหดีขึ้น เนื่องจากเมื่อนําตัวอยางของผลิตภัณฑที่ไดไปวิเคราะหพบวามีโมลหายไป 10 – 30 เปอรเซ็นต ซึ่งสําหรับวิธีแกปญหาดังกลาวมีดังนี้ ควรตอคอนเดนเซอรใหมีชวงความยาวมากวาเดิม เพื่อใหไอของผลิตภัณฑควบแนนเปนของเหลวไดหมดกอนที่ผลิตภัณฑจะไหลลงสูอุปกรณเก็บผลิตภัณฑ น้ําหลอเย็นที่ใชควรมีอุณหภูมิต่ํามากๆ เพื่อใหไอของผลิตภัณฑเกิดการควบแนนอยางรวดเร็วและเปนการลดระยะเวลาสําหรับเก็บผลิตภัณฑ

3. สําหรับโรงงานผลิตไบโอโบดีเซลควรนําเมทานอลสวนเกินที่เหลือจากผลิต ไบโอดีเซลแบบปฏิกิริยาเอสเตอริฟเคชัน มาผลิตไดเมทิลอีเทอรแทนการผลิตไดเอทิลอีเทอรเพื่อ

69

เพิ่มมูลคาใหแกเมทานอลที่เหลือและเปนการประหยัดคาใชจายสําหรับการกลั่นเมทานอลเพื่อนํากลับมาใชใหม แตสําหรับการผลิตไดเมทิลอีเทอรจะตองมีการจัดระบบการเก็บผลิตภัณฑใหดีเนื่องจากไดเมทิลอีเทอรมีจุดเดือดต่ําถึง -31 องศาเซลเซียส ทําใหการเก็บผลิตภัณฑทําไดยาก

เอกสารอางอิง

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน . “พลังงานเอทานอล”. สืบคนจาก:http://www.alternative.in.th/index.php?option=com_content&view=article&id=238&Itemid102 (4 มีนาคม 2551).

กิตติภูมิ ศุภลักษณปญญา. 2548. การผลิตไบโอดีเซลจากน้ํามันปาลมดิบ โดยกรรมวิธีโอโซเนชันเชิงเรงปฏิกิริยาซัลโฟเนตวานาเดีย-ไททาเนีย และแอมเบอรลิสต. วิทยานิพนธวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร.

กิตติศักดิ์ ทวีสินโสภา. 2549. การผลิตเมทิลเอสเตอรจากน้ํามันปาลมหีบรวม โดยใชกระบวนการผลิตแบบ Esterifiecation และ Transesterification. วิทยานิพนธวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร.

เจษฎา แซเลา, ธวัชชัย ไกรศรีวรรธนะ และนายเอกพล ศรีลาภูมิ. 2548. การสังเคราะหไดเอธิลอีเทอรจากเอทานอล . โครงงานวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเคมีมหาวิทยาลัยขอนแกน.

บริษัท บอรนเนต คอรปอเรชั่นจํากัด. 2536. “ราคาสารเคมีสําหรับบําบัดน้ําเสีย ”. สืบคนจาก: http://www.bornnet.com (2 มีนาคม 2552).

มูลนิธิสถาบันพลังงานทดแทนเอทานอล-ไบโอดีเซลแหงประเทศไทย. 2000. “เชื้อเพลิงเอทานอล”.สืบคนจาก: http://www.ethanol-thailand.com (4 มีนาคม 2551).

เยี่ยมชมโรงงาน. 2543. โรงงานตนแบบผลิตแอลกอฮอลจากมันสําปะหลัง วท. วิศวกรรมสาร.55-58.

สื่อสงเสริมการแลกเปลี่ยนวัสดุเหลือใช. “เทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซล” จากน้ํามันพืชใชแลว”. สืบคนจาก: http://eco-town.dpim.go.th/article/download.php?id=1354 (10 พฤษภาคม2551).

70

71

สุภาพร ฉิ้นฉิ้ว. 2548. การแยกเอทานอล-น้ําโดยวิธีเพอแวปพอเรชันและการดูดซับ. วิทยานิพนธวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร.

สุรางคนา หัตถี. 2546. การสังเคราะหไดเมทิลอีเทอรจากเมทานอลบนระบบตัวเรงปฏิกิริยาแกมมา-อะลูมินา. วิทยานิพนธวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเคมีเทคนิค จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย.

อุณาโลม เวทยวัฒนะ. 2545. การผลิตเอทิลีนจากเอทานอลบนตัวเรงปฏิกิริยาชนิดซีโอไลต ZSM-5 ชนิดดัดแปลง. วิทยานิพนธวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเคมี จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย.

Ahmed, A.I., El-Hakam, S.A., Samra, S.E., El-Khouly, A.A. and Khder, A.S., 2008. Structural characterization of sulfated zirconia and their catalytic activity in dehydration of ethanol. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 317(1-3): 62-70.

Chen, G., Li, S., Jiao, F. and Yuan, Q., 2007. Catalytic dehydration of bioethanol to ethylene over TiO2/-Al2O3 catalysts in microchannel reactors. Catalysis Today, 125(1-2): 111-119.

Chiang Mai University. “Potentiometric Titration”. Accessed on:http://mail.chiangmai.ac.th/~scijjkmn/poten_titration.html Aug. 25, 2008.

Chongkhong, S., Tongurai, C., Chetpattananondh, P. and Bunyakan, C., 2007. Biodiesel production by esterification of palm fatty acid distillate. Biomass and Bioenergy, 31(8): 563-568.

Haber, J., Pamin, K., Matachowski, L., Napruszewska, B. and Poltowicz, J., 2002. Potassium and Silver Salts of Tungstophosphoric Acid as Catalysts in Dehydration of Ethanol and Hydration of Ethylene. Journal of Catalysis, 207(2): 296-306.

72

Kazuhisa Miyamoto. 1997. “Production of fuel alcohol from cellulosic biomass”. Accessed on: http://www.fao.org/docrep/W7241E/w7241e00.htm#Contents Oct. 7, 08.

Metwurst. 2004. “Preparation of Diethyl ether”. Accessed on:http://www.erowid.org/archive/rhodium/chemistry/ethyl.ether.html Oct. 21, 08.

Organic Chemistry Help. “Williamson ether synthesis”. Accessed on:http://www.chemhelper.com/williamsonether.html Oct. 13, 08.

University College Cork Home Page. “Dehydration of Ethanol”. Accessed on: http://www.ucc.ie/academic/chem/dolchem/html/comp/ethanol.html Dec. 2, 07.

Varisli, D., Dogu, T. and Dogu, G., 2007. Ethylene and diethyl-ether production by dehydration reaction of ethanol over different heteropolyacid catalysts. Chemical Engineering Science, 62(18-20): 5349-5352.

Wikipedia, the free encyclopedia. “Diethyl Ether”. Accessed on:http://en.wikipedia.org/wiki/Diethyl_ether Nov. 9, 08.

Wikipedia, the free encyclopedia. “Ethanol”. Accessed on:http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol Nov. 21, 08.

Wikipedia, the free encyclopedia. “Sufuric Acid”. Accessed on:http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfuric_Acid Nov. 9, 08.

Xu, M., Goodman, D.W. and Bhattacharyya, A., 1997a. Catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether (DME) over Pd/Cab-O-Sil catalysts. Applied Catalysis A: General, 149(2): 303-309.

73

Xu, M., Lunsford, J.H., Goodman, D.W. and Bhattacharyya, A., 1997b. Synthesis of dimethyl ether (DME) from methanol over solid-acid catalysts. Applied Catalysis A: General, 149(2): 289-301.

Yaripour, F., Baghaei, F., Schmidt, I. and Perregaard, J., 2005. Catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether (DME) over solid-acid catalysts. Catalysis Communications, 6(2): 147-152.

Zaki, T., 2005. Catalytic dehydration of ethanol using transition metal oxide catalysts. Journal of Colloid and Interface Science, 284(2): 606-613.

Zhang, X., Wang, R., Yang, X. and Zhang, F., 2008. Comparison of four catalysts in the catalytic dehydration of ethanol to ethylene. Microporous and Mesoporous Materials, 116(1-3): 210-215.

74

ภาคผนวก

ภาคผนวก ก

วิธีการวิเคราะห

1. แกสโครมาโทกราฟ (GC)1. การเตรียมกราฟมาตรฐานสําหรับสารละลายเอทานอล-น้ําโดยใช 1-โพรพานอลเปน

internal standard1.1 การเตรียมสารละลายเอทานอล – น้ํา โดยเตรียมสารละลายเอทานอลความ

เขมขนรอยละ 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 และ 90โดยน้ําหนัก โดยในแตละความเขมขนสารละลายจะมีน้ําหนักรวม 10 กรัม

วิธีการเตรียมชั่งเอทานอลความเขมขนรอยละ 99.8 โดยน้ําหนัก และเติมน้ํากลั่นจนสารละลายมี

น้ําหนัก 10 กรัม ซึ่งน้ําหนักของเอทานอลและน้ําสําหรับแตละความเขมขนแสดงดังตาราง ก. 1

ตารางที่ ก.1 น้ําหนักของเอทานอลและน้ําที่ความเขมขนตางๆ สําหรับเตรียมสารละลายมาตรฐาน

ความเขมขนของสารละลายเอทานอล น้ําหนักของเอทานอล น้ําหนักของน้ํา(%โดยน้ําหนัก) 99.8 % (กรัม) (กรัม)

10 1 920 2 830 3 740 4 650 5 560 6 470 7 380 8 290 9 1

75

76

1.2 การเตรียมสารละลายไดเอทิลอีเทอร – เอทานอล โดยเตรียมสารละลาย ไดเอทิลอีเทอรความเขมขนรอยละ 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 และ 90โดยน้ําหนัก โดยในแตละความเขมขนสารละลายจะมีน้ําหนักรวม 10 กรัม

วิธีการเตรียมชั่งไดเอทิลอีเทอรความเขมขนรอยละ 99.8 โดยน้ําหนัก และเติมเอทานอลความ

เขมขน 99.8 โดยน้ําหนัก จนสารละลายมีน้ําหนัก 10 กรัม ซึ่งน้ําหนักของไดเอทิลอีเทอรและ เอทานอลสําหรับแตละความเขมขนแสดงดังตาราง ก. 2

ตารางที่ ก.2 น้ําหนักของไดเอทิลอีเทอรและน้ําที่ความเขมขนตางๆ สําหรับเตรียมสารละลายมาตรฐาน

ความเขมขนของสารละลายไดเอทิลอีเทอร น้ําหนักของไดเอทิลอีเทอร น้ําหนักของเอทานอล

(%โดยน้ําหนัก) 99.8 % (กรัม) (กรัม)10 1 920 2 830 3 740 4 650 5 560 6 470 7 380 8 290 9 1

1.3 การเตรียมสารละลายผสมระหวางสารละลายตัวอยางกับ Internal standard Internal standard ที่ใชคือ 1-โพรพานอล โดยใช ไมโครปเปตดูดสารละลาย

เอทานอล-น้ําที่เตรียมไดจากขอ 1.1 และสารละลายไดเอทิลอีเทอร-เอทานอลจากขอ 1.2 ผสมกับ 1-โพรพานอลความเขมขนรอยละ 99.5 โดยน้ําหนัก โดยผสมสารละลายที่ เตรียมไวกับ

77

1-โพรพานอลที่อัตราสวนน้ําหนักผสมสารละลายที่เตรียมไวตอน้ําหนัก 1-โพรพานอล 1:1 อยางละ 200 ไมโครลิตร ลงในขวด vial

1.4 การวิเคราะหองคประกอบของสารละลายมาตรฐานโดยใชเครื่องแกสโครมาโทกราฟของบริษัท Shimadzu รุน 14B ดีเทคเตอรแบบ

FID ในการวิเคราะหจะใช syringe ดูดสารละลายที่เตรียมไดจากขอ 1.3 ปริมาณ 0.3 ไมโครลิตร โดยสภาวะที่ใชสําหรับการวิเคราะหแสดงในตาราง ก. 3 โดยมีรายละเอียดดังนี้

ตารางที่ ก.3 สภาวะที่ใชในการวิเคราะหสารตัวอยางดวยเครื่องแกสโครมาโทกราฟ

เครื่องตรวจวัด (detector) ชนิด FIDคอลัมน (column) ชนิด Pack 1, 2, 3 TCEP อุณหภูมิ (C) อุณหภูมิเครื่องตรวจวัด 130 C

อุณหภูมิหัวฉีด 130 Cอุณหภูมิตูอบ 40 C

อัตราเร็วของแกส (ml/min) แกสเชื้อเพลิง (fuel gas): H2 เทากับ 28.67 ml/min.แกสตัวพา (carrier gas): He2 เทากับ 13.46 ml/min.ออกซิแดนท (oxidant): Air เทากับ 179.1 ml/min.

เมื่อเครื่องเสร็จสิ้นการวิ เคราะห จะไดกราฟซึ่งแสดงคาพื้นที่ใตกราฟของ เอทานอลและพื้นที่ใตของกราฟของ 1-โพรพานอล (internal standard) ออกมา หลังจากนั้นนําคาอัตราสวนระหวางคาพื้นที่ใตกราฟของเอทานอลและ1-โพรพานอลที่ความเขนขนตางๆของสารละลายเอทานอล-น้ํา ไปพล็อต กราฟมาตรฐาน ดังแสดงในภาพประกอบ ข. 1 (ภาคผนวก ข)

2. วิเคราะหองคประกอบของไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดและเอทานอลที่เหลือในผลิตภัณฑในการวิเคราะหองคประกอบของไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดและเอทานอลที่เหลือใน

ผลิตภัณฑ มีขั้นตอนเชนเดียวกับการวิเคราะหสารละลายมาตรฐานโดยกอนทําการวิเคราะหองคประกอบผลิตภัณฑ ตัวอยางที่ไดจากการทดลองทุกครั้ง จะตองนําผลิตภัณฑตัวอยางผสมกับ 1-โพรพานอล (internal standard) ที่อัตราสวนน้ําหนักผสมสารละลายที่เตรียมไวตอน้ําหนัก 1-โพรพานอล 1:1 อยางละ 200 ไมโครลิตร ลงในขวด vial กอนนําไปวิเคราะห จากนั้นนํา Syringe ดูดผลิตภัณฑที่ผสม 1-โพรพานอล (internal standard) ปริมาณ 0.3 ไมโครลิตร แลวลงไปในสวน

78

หัวฉีดของเครื่อง GC หลังจากนั้นนําผลการวิเคราะหที่ได คํานวณอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของ เอทานอลตอพื้นที่ใตกราฟของ 1-โพรพานอล และอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของไดเอทิลอีเทอรตอพื้นที่ใตกราฟของ 1-โพรพานอล เมื่อทราบอัตราสวนดังกลาวก็จะนําไปเปรียบเทียบกับกราฟ มาตรฐาน ดังแสดงในภาพประกอบ ข.1 และ ข.2 (ภาคผนวก ข) เพื่อคํานวณความเขมขนของ เอทานอลที่เหลือ และไดเอทิลอีเทอรที่ผลิตไดในผลิตภัณฑ

2. การวิเคราะหปริมาณน้ําในน้ํามันดวยวิธี Karl Fisher Coulometerโดยใชสําหรับการวิเคราะหหาองคประกอบของน้ําในสารตั้งตนและผลิตภัณฑ

เพื่อวิเคราะหน้ําที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ ซึ่ง Karl Fisher เปนการวิเคราะหหาปริมาณน้ํา (ในหนวย รอยละโดยน้ําหนัก) ในสารตัวอยาง โดยสารตัวอยางจะตองมีปริมาณน้ํานอยกวารอยละ 5 โดยน้ําหนักของสารตัวอยาง ผลการวิเคราะหจึงจะมีความถูกตองแตถาสารตัวอยางมีน้ําปริมาณมากกวารอยละ 5 โดยน้ําหนักของสารตัวอยาง จะตองเจือจางตัวอยางกอนการวิเคราะห ทุกตัวอยางจะใช 1-โพรพานอล เจือจาง 20 เทา (ตัวอยาง 1 กรัม ผสมกับ 1-โพรพานอล 20 กรัม) และตองวิเคราะหหาปริมาณน้ําใน 1-โพรพานอล กอนเสมอ โดยเครื่อง Karl Fisher Coulometer สามารถแสดงไดดังภาพประกอบ ก.1

ภาพประกอบที่ ก.1 เครื่อง Karl Fisher Coulometer ของบริษัท Mettler รุน DL39

79

หลักการของเครื่องKarl Fisher Coulometer มีพื้นฐานมาจากสมการมาตรฐานของปฏิกิริยา Karl Fisher ดังนี้คือ

R(RNH).SORNSOROH 32

2(RNH)IR(RNH).SOOHI2RNR(RNH).SO 4223

โดยที่ I2 สามารถเกิดขึ้นจากแอนโนดิคออกซิเดชัน (anodic oxidation)

2eI2I 2

I2 จะเกิดขึ้นที่ตัวกําเนิดขั้วไฟฟา (generator electrode) ซึ่งประกอบรวมอยูในเซลลถัดจากตัววัดขั้วไฟฟา (measuring electrode) ซึ่งประกอบดวยเข็มแพลททินัมซึ่งมีขั้วไฟฟา 2 ขั้ว สําหรับคํานวณหาจุดยุติ

เซลลสําหรับการไทเทรต ประกอบดวย 2 สวนคือ สวนที่เปนขัวไฟฟาบวก (anode) และขั้วไฟฟาลบ (cathode) ซึ่งแยกออกจากกันโดยไดอะแฟรม (diaphragm) แสดงดังภาพประกอบ ก.2

80

ภาพประกอบที่ ก.2 สวนประกอบของเครื่อง Karl Fisher Coulometer

- สวนขั้วไฟฟาบวก (anode) จะมี anolyte ซึ่งประกอบดวย ซัลเฟอรไดออกไซด (sulfur dioxide) อีไมดาโซล (imidazole) และไอโอไดด (iodide) โดยใช เมทานอลหรือเอทานอลเปนตัวทําละลาย

- สวนขั้วไฟฟาลบ (cathode) จะมี catholyte ซึ่งประกอบดวยเกลือแอมโมเนียที่หนาที่ทําใหเกิดปฏิกิริยาที่ขั้วไฟฟาบวก (anode reaction)

I2 จะเกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟาบวก โดยประจุลบจาก 2I- จะปลอยอิเล็กตรอนที่ขั้วไฟฟาบวกและเกิดเปน I2 ซึ่ง I2 ที่เกิดขึ้นจะทําปฏิกิริยากับน้ําในสารละลายตัวอยาง โดยอัตราการทําปฏิกิริยาระหวาง [H20]: [I2] คือ 1:1สําหรับปฏิกิริยาที่ขั้วไฟฟาลบ (cathode reaction)

H2 จะถูกผลิตขึ้นที่ขั้วไฟฟาลบ โดย H+ จะถูกรีดิวสไปเปน H2 โดยจะตองมีการเติมเกลือแอมโมเนียลงไปใน catholyte เพื่อเปนตัวเหนี่ยวนําใหผลิต H2

ขั้นตอนการทํางาน1. การเตรียมสารละลายใน Titration Beaker

1.1 การเติมน้ํายา Karl Fischer ในสวนที่เปน Anolyte และ Catholyte

Measuring electrode(Double platinum pin)

AnolyteDiaphragm

Catholyte

Generator electrode

81

- ตวงน้ํายา Karl Fischer ที่ใชสําหรับ Anode ลงในสวนของ Vessel ภายนอกประมาณ 100 มิลิลิตร

- ตวงน้ํายา Karl Fischer ที่ใชสําหรับ Cathode ลงในสวนของ Cell ภายในประมาณ 5 มิลลิลิตร

- ปดชองตางๆใหสนิทดวย Desiccator Tube หรือฝาจุกสําหรับใสสารตัวอยาง

1.2 ถาตองการเอาสารละลายออกจาก Titration Beaker- กด Pump Key- เปดฝาจุกที่ปดบน Vessel ออก แลวสอดสาย Suction Tube ลงไปใน

Titration Beaker- กด F3 เพื่อสั่งการทํางานของ Pump, เมื่อ Pump ดูดสารละลายออกจาก

Titration Beaker หมดแลว ใหดึงสาย Suction Tube ขึ้น แลวกด F3 หยุดการทํางานของ Pump

2. เริ่มการไทเทรตการหาปริมาณน้ําในตัวอยางดวยเทคนิค Karl Fischer มีขั้นตอนการทํางาน 2 ขั้นตอนดวยกันคือ1. Pretitration เปนการทําใหน้ําใน Titration Beaker หมดไป2. การหาปริมาณน้ําในตัวอยางโดยมีขั้นตอนการทํางานดังนี้

- กด RUN Key- กด F3, OK เครื่องจะเริ่มทํา Pretitration โดยอัตโนมัติ สังเกตหนาจอจะ

แสดง Bar Graph เมื่อ Bar Graph เขาใกลเสนแบงที่กลางหนาจอ แสดงวาน้ําที่มีอยูใน Titration Beaker หมดแลว และเครื่องจะเขาสู Standby Mode และพรอมทํางานในขั้นตอนอื่นตอไป

- ในขณะที่เครื่องอยูใน Standby Mode เครื่องจะหาคา Online Drift ตลอดเวลา โดยสามารถทราบคา Drift จากดานลางของหนาจอ จะแสดงคา Drift ในหนวย µg/min โดยทั่วไป จะรอใหคา Drift คงที่กอน จึงจะเริ่มทํางานในขั้นตอนตอไป

- สามารถสังเกตคา Drift วาคงที่หรือไม ไดจากลูกศรที่อยูดานลางคา Drift- แสดงวาคา Drift คงที่ สามารถเริ่มการทํางานขั้นตอนตอไปได

73

82

- แสดงวาคา Drift ไมคงที่ และกําลังลดลง ไมควรเริ่มการทํางานขั้นตอนตอไป

- แสดงวาคา Drift ไมคงที่ และกําลังเพิ่มขึ้น ไมควรเริ่มการทํางานขั้นตอนตอไป

- ขั้นตอนการหาคาปริมาณน้ําในตัวอยาง ( Sample Mode )(เครื่องจะตองอยูใน Standby Mode เทานั้น จึงจะทํางานใน Sample Mode ได)1. กด F3 Sample เลือกหาคาปริมาณน้ําในตัวอยาง2. กด แปนตัวเลข เพื่อเติมเวลา Mix Time กอนเริ่มไทเทรตเพื่อใหสาร

ตัวอยางละลาย3. กด F3 OK เพื่อยืนยันการเติมคา Mix Time4. กด F3 OK หนาจอปรากฏขอความ Please add sample min- max g5. เติมตัวอยางลงใน Titration Beaker5.1 ลาง Syringe ดวยตัวอยางที่จะวิเคราะห 2- 3 ครั้ง5.2 ดูดตัวอยางเขา Syringe เช็ดปลายเข็มใหแหงดวยกระดาษทิชชู

83

5.3 ชั่ง Syringe ในขอ 5.2 ดวยเครื่องชั่งละเอียด 4 ตําแหนง โดยการกลับดานของ Syringe วางในบีกเกอร ตามรูป แลวกดปุม Tare ที่เครื่องชั่ง ใหหนาปดเครื่องชั่งปรากฏเลข 0

5.4 ฉีดตัวอยางลงใน Titration Cell ผาน Septum Stopper

84

5.5 ขณะฉีดสารตัวอยาง พยายามอยาใหมีหยดของตัวอยางคางที่ปลายเข็ม ถามีหยดตัวอยางคางที่ปลายเข็มใหฉีดลงใน Titration Cell ใหหมด แลวดึงที่กดขึ้นมาเล็กนอย ดูในรูป

5.6 ดึง Syringe ออก แลวนําไปชั่งใหมจะไดน้ําหนักสารที่ฉีดลงใน Titration Cell6. กด F3 OK เครื่องจะเริ่มไทเทรต เพื่อหาคาน้ํา7. กด F1 Sample8. กด แปนตัวเลข เพื่อใสน้ําหนักตัวอยางตามที่ชั่งไดในขอ 5.69. กด F3 OK เพื่อ Confirm คาน้ําหนักของสารตัวอยางเครื่องจะเริ่มไทเทรต ขณะที่เครื่องกําลังทํางานอยูนั้น สามารถกดแปน F1/F2 หรือ

F3 เพื่อดูขอมูลในการไทเทรตได เชน คา Drift/คา mg น้ํา/เวลาที่ใชในการไทเทรต เปนตนเมื่อเครื่องไทเทรตเสร็จ จะคํานวณคาปริมาณน้ําในตัวอยาง และแสดงผลที่หนาจอ

ถาตองการหาคาตัวอยางตอไป ใหกด F3 OK เครื่องจะกลับไปที่ Standby Mode และสามารถเริ่มการหาคาตัวอยางตอไปไดทันที

3. การวิเคราะหความเขมขนของกรดดวยวิธี PotentiometryPotentiometry เปนการศึกษาเกี่ยวกับการวัดคาแรงเคลื่อนไฟฟาที่เปลี่ยนแปลงตาม

ionic activity ของสารละลาย แบงไดเปน 2 ประเภท คือ

85

1. Direct potentiometry เปนการวัดคา ionic activity ของสารโดยตรง คาที่วัดไดมีหนวยเปน millivolt (mV) หรือวัดออกมาเปน pH

2. Potentiometric titration เปนการวัดความเปลี่ยนแปลงของความตางศักยไฟฟา มีหนวยเปน millivolt (mV) หรือ pH ตอหนวยปริมาตรของ titrant ที่เติมลงไป เพื่อทําปฏิกิริยากับสารละลายตัวอยาง

ปฏิกิริยาที่ใชวิธีทาง Potentiometric titration ไดแก1. Neutralization reactions 2. Redox reactions3. Precipitation reactions4. Complexometric reactions

โพเทนไทโอมิเตอร (Potentiometer)มีสวนประกอบที่สําคัญสําหรับวัดคาแรงเคลื่อนไฟฟา หรือ pH เปน electrode สอง

ชนิด electrode อันหนึ่งเปน reference electrode มีคาแรงเคลื่อนไฟฟาคงที่ ไมขึ้นกับสารละลายที่ตองการวัด สวน electrode อีกอันจะเปน indicator electrode มีคาแรงเคลื่อนไฟฟาเปลี่ยนแปลงตาม ionic activity ของสารละลายที่ตองการวัด สําหรับ reference electrode ที่นิยม ไดแก

1. calomel electrode เปน electrode ที่นิยมใชมากที่สุด ประกอบดวยโลหะ platinum แตะอยูกับ mercury และ mercurous chloride (Hg2Cl2 หรือ calomel) ในสารละลาย potassium chloride half-cell formulation : Hg/ Hg2Cl2 KCl(xM) โดยที่ x คือ ความเขมขนขิงสารละลาย KCl ซึ่งใน standard calomel electrode (SCE) มีคาเทากับ 4.2 M

2. Silver-Silver chloride electrode ประกอบดวยลวดเงินที่เคลือบไวดวยเกลือ silver chloride ซึ่งจุมอยูในสารละลาย potassium chloride half-cell formulation : Ag/AgCl2 KCl(xM)

3. Hydrogen electrode ประกอบดวย platinum foil ชิ้นเล็กๆหุมดวยผง platinum black ซึ่งเปนตัวทําใหผิวหนาของ foil มีคุณสมบัติในการดูดจับกับ Hydrogeb gas ที่บริสุทธิ์ ซึ่งจะถูกผานลงไปยังแทง electrode ที่จุมอยูในสารละลายที่ความดันคงที่ 1 บรรยากาศ ตลอดเวลา

86

2eHH2(g)

Electrode ชนิดนี้ใชเปน standard electrode สําหรับตรวจสอบ accuracy ของ reference และ indicator electrode ชนิดอื่นๆนอกจากนี้ยังใชตรวจสอบขนาดของ iquid-junction potential รวมทั้ง accuracy และ stability ของ reference electrode solution

Pt/ H2(g), H+(p= 1 atm)//KCl solution,reference half-cell

Indicator electrode ที่นิยม ไดแก1. glass electrode ประกอบดวย pH-sensitive glass membrane ทําเปน bulb

ภายในมีลวดเงิน ซึ่งถูกเคลือบไวดวยเกลือ silver chloride จุมอยูในสารละลายของ hydrochloric acid พบวาแรงเคลื่อนไฟฟาของ electrode ขึ้นกับความเขมขนของhydrogen ion ในสารละลายที่ตองการวัด ดังนั้น electrode ชนิดนี้จึงมีประโยชนมากในการวัดคา pH ของสารละลาย

half-cell formulation : Ag/AgCl(s)/KCl(0.1M)/glass2. metal electrode ไดแก platinum electrode, Silver electrodeและ mercury

electrode เปนตน3. solid state and precipitate electrode เชน Fluoride electrode, sulfide ion

electrode เปนตน4. Liquid-Liquid membrane electrode เชน calsium selective electrode, nitrate

electrode และ fluoroborate electrode5. enzyme and gas-sensing electrode เชน ammonia electrode, enzyme sensing

electrode เปนตน

ประโยชนของเครื่อง Potentiometer ในดานการวิเคราะหปริมาณสารในการวิเคราะหปริมาณของสารโดยใช titration บางครั้ง การใช visible indicator

เปนตัวบอกจุดยุติ จะทําไดยาก ไมสะดวก และเกิดความผิดพลาดไดงาย จึงไดมีการประยุกต นําเอาเครื่อง potentiometer มาใชเปนตัวบอกจุดยุติแทน ซึ่งการหาจุดยุติของปฏิกิริยา ทําได 2 แบบ คือ

1. หาจุดยุติจากการไทเทรตสารตัวอยางจนไดคา pH เทากับ 7 หรือคา millivolt ของปฏิกิริยาถึงจุด equivalence point

87

2. หาจุดยุติจาก potentiographic titration ซึ่งทําไดหลายวิธี ไดแก2.1 graphical method เปนการเขียนกราฟระหวางคาของ pH หรือ millivolt ที่วัด

ไดกับปริมาตรของ titrant ที่เติมลงไป กราฟที่ไดมีลักษณะเปน s-shape จุดยุติ จะเปนจุดที่เสนกราฟมีความชันมากที่สุด

2.2 first-derivative method เปนการเขียนกราฟของคาการเปลี่ยนแปลงของ pHหรือ millivolt ตอการเปลี่ยนแปลงปริมาตร( pH/ v) กับคาของปริมาตรของ titrant ที่เติมลงไป จุดยุติจะเปนจุดที่มีคาสูงที่สุดของเสนกราฟ

2.3 second-derivative method เปนการเขียนกราฟระหวางคาของ pH/ v2 กับคาของปริมาตรของ titrant ที่เติมลงไป จุดยุติจะเปนจุดที่ second-derivative ของ pH หรือ millivolt มีคาเปน 0

วิธีการวิเคราะหความเขมขนของการซัลฟวริก1.นํากรดซัลฟวริกที่ตองการวิเคราะหปริมาณ 5 มิลลิลิตรและแทงกวนแมเหล็ก

(ขนาดเล็กสุด) ใสลงในบีกเกอรขนาด 25 มิลลิลิตร จากนั้นวางบีกเกอรบนเครื่องกวนสารละลายพรอมปรับความเร็วในการกวน

2.นําโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 0.2 นอรมอล เติมลงในบิเรตเพื่อใชสําหรับการไทเทรต

3.นําหัวอีเล็คโทรดของ pH meter จุมลงในบีกเกอร โดยใหหัวอีเล็คโทรดจุมจมลงในกรดที่นํามาวิเคราะหระวังไมใหหัวอีเล็คโทรดกระทบกับแทงกวนแมเหล็กที่กําลังกวน

4.ใชโซเดียมไฮดรอกไซดเขมขน 0.2 นอรมอล ไทเทรตกรดที่ตองการจนไดคา pH เทากับ 7

5.คํานวณหาความเขมขนของกรดซัลฟวริกโดยคํานวณจากความสมมูลของปฏิกิริยาระหวางโซเดียมไฮดรอกไซดและกรดซัลฟวริก

88

ภาพประกอบที่ ก.3 การจัดเตรียมเครื่องมือสําหรับการไทเทรตกรด

89

ภาคผนวก ข

กราฟมาตรฐานสําหรับสารละลายเอทานอล-น้ําและสารละลายไดเอทิลอีเทอร-เอทานอล

กราฟมาตรฐานสําหรับสารละลายเอทานอล-น้ํา โดยใช 1-โพรพานอล เปนสารละลายมาตรฐานภายใน (internal standard) ดวยเครื่องแกสโครมาโทกราฟ

สภาวะสําหรับเครื่อง GC- Column 1, 2, 3, TCEP- Oven : 40 °C- Injecter : 130 °C- Detector : 130 °C

ตารางที่ ข.1 อัตราสวนพื้นที่เอทานอลตอ 1-โพรพานอลที่ความเขมขนตางๆ ของสารละลาย เอทานอล

รอยละโดยน้ําหนักเอทานอล อัตราพื้นที่เฉลี่ยเอทานอลตอ1-โพรพานอล

10 0.0996

20 0.2032

30 0.2899

40 0.3500

50 0.4770

60 0.4928

70 0.5826

80 0.6276

90 0.7052

89

90

y = 0.0074x + 0.0567

R2

= 0.9864

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Concentration of ethanol solutions (wt%)

area

of

eth

anol

/ ar

ea o

f 1-

pro

pan

ol

ภาพประกอบที่ ข.1 ความสัมพันธระหวางอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของเอทานอลตอ พื้นที่ใตกราฟ ของ 1-โพรพานอล กับความเขมขนของสารละลายเอทานอล

91

ตารางที่ ข.2 อัตราสวนพื้นที่ไดเอทิลอีเทอรตอ 1-โพรพานอลที่ความเขมขนตางๆ ของสารละลาย ไดเอทิลอีเทอร

รอยละโดยน้ําหนักไดเอทิลอีเทอร อัตราพื้นที่เฉลี่ยของไดเอทิลอีเทอรตอ1-โพรพานอล

10 0.0898

20 0.1900

30 0.2670

40 0.3793

50 0.5039

60 0.5413

70 0.6708

80 0.8082

90 0.8824

92

y = 0.01x - 0.0181

R2 = 0.9945

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Concentration of diethyl ether solutions (wt%)

area

of

die

thyl

eth

er /

area

of

1-p

rop

anol

ภาพประกอบที่ ข.2 ความสัมพันธระหวางอัตราสวนพื้นที่ใตกราฟของไดเอทิลอีเทอรตอพื้นที่ใต กราฟของ 1-โพรพานอล กับความเขมขนของสารละลายไดเอทิลอีเทอร

ภาคผนวก ค

ขอมูลดิบ

1. ขอมูลเมื่อใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

ตารางที่ ค.1 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.1292 0.3852 0.0141 0.0352 0.0799 15.53 0.05

2 0.5144 0.1419 0.3725 0.0137 0.0375 0.0907 17.63 0.05

3 0.5144 0.1312 0.3832 0.0133 0.0374 0.0805 15.65 0.05

15 1 0.5144 0.1869 0.3275 0.0318 0.0734 0.0817 15.88 0.12

2 0.5144 0.172 0.3424 0.0332 0.0583 0.0805 15.65 0.13

3 0.5144 0.1947 0.3197 0.0337 0.0683 0.0927 18.02 0.13

93

94

ตารางที่ ค.1 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

30 1 0.5144 0.1748 0.3396 0.0277 0.0573 0.0898 17.46 0.11

2 0.5144 0.172 0.3424 0.0324 0.0459 0.0937 18.22 0.13

3 0.5144 0.18 0.3344 0.0293 0.0489 0.1018 19.79 0.11

45 1 0.5144 0.1694 0.345 0.0226 0.0449 0.1019 19.81 0.09

2 0.5144 0.1626 0.3518 0.0205 0.0464 0.0957 18.6 0.08

3 0.5144 0.1639 0.3505 0.0217 0.0449 0.0973 18.92 0.08

60 1 0.5144 0.176 0.3384 0.0185 0.0436 0.1139 22.14 0.07

2 0.5144 0.1641 0.3503 0.0207 0.0416 0.1018 19.79 0.08

3 0.5144 0.166 0.3484 0.0229 0.0408 0.1023 19.89 0.09

95

ตารางที่ ค.2 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.1649 0.3495 0.0228 0.0523 0.0898 17.46 0.09

2 0.5144 0.1392 0.3752 0.0205 0.0362 0.0825 16.04 0.08

3 0.5144 0.1414 0.373 0.0214 0.0420 0.078 15.16 0.08

15 1 0.5144 0.2019 0.3125 0.0476 0.0639 0.0905 17.59 0.18

2 0.5144 0.2009 0.3135 0.0446 0.0760 0.0803 15.61 0.17

3 0.5144 0.2108 0.3036 0.0464 0.0697 0.0947 18.41 0.18

30 1 0.5144 0.2057 0.3087 0.0408 0.0543 0.1106 21.5 0.16

2 0.5144 0.1878 0.3266 0.0383 0.0497 0.0998 19.4 0.15

3 0.5144 0.1915 0.3229 0.0397 0.0577 0.0941 18.29 0.15

45 1 0.5144 0.1979 0.3165 0.0321 0.0532 0.1126 21.89 0.12

2 0.5144 0.1782 0.3362 0.0347 0.0383 0.1052 20.45 0.13

3 0.5144 0.1852 0.3292 0.0346 0.0504 0.1002 19.48 0.13

96

ตารางที่ ค.2 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

60 1 0.5144 0.1736 0.3408 0.0294 0.0514 0.0928 18.04 0.11

2 0.5144 0.1784 0.336 0.0311 0.0395 0.1078 20.96 0.12

3 0.5144 0.1832 0.3312 0.0316 0.0399 0.1117 21.71 0.12

97

ตารางที่ ค.3 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.1974 0.317 0.0431 0.0754 0.0789 15.34 0.17

2 0.5144 0.2058 0.3086 0.0472 0.0730 0.0856 16.64 0.18

3 0.5144 0.2061 0.3083 0.0498 0.0718 0.0845 16.43 0.19

15 1 0.5144 0.2724 0.242 0.0648 0.1056 0.1019 19.82 0.25

2 0.5144 0.2624 0.252 0.0607 0.1163 0.0854 16.61 0.24

3 0.5144 0.2596 0.2548 0.0593 0.1115 0.0889 17.28 0.23

30 1 0.5144 0.2564 0.258 0.0536 0.1072 0.0956 18.58 0.21

2 0.5144 0.2669 0.2475 0.0618 0.0906 0.1145 22.26 0.24

3 0.5144 0.263 0.2514 0.0568 0.0935 0.1127 21.91 0.22

45 1 0.5144 0.239 0.2754 0.0476 0.0884 0.103 20.02 0.19

2 0.5144 0.2606 0.2538 0.0429 0.1074 0.1103 21.44 0.17

3 0.5144 0.2453 0.2691 0.0463 0.0781 0.1209 23.5 0.18

98

ตารางที่ ค.3 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

60 1 0.5144 0.2498 0.2646 0.0435 0.0944 0.1119 21.75 0.17

2 0.5144 0.2303 0.2841 0.0418 0.0739 0.1146 22.28 0.16

3 0.5144 0.2519 0.2625 0.0431 0.0909 0.1179 22.92 0.17

99

ตารางที่ ค.4 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.2501 0.2643 0.0613 0.0997 0.0891 17.32 0.24

2 0.5144 0.2673 0.2471 0.0638 0.0974 0.1061 20.63 0.25

3 0.5144 0.2491 0.2653 0.063 0.0974 0.0887 17.23 0.24

15 1 0.5144 0.3736 0.1408 0.1164 0.1435 0.1137 22.1 0.45

2 0.5144 0.3459 0.1685 0.1136 0.1287 0.1036 20.14 0.44

3 0.5144 0.3695 0.1449 0.1095 0.1475 0.1126 21.88 0.43

30 1 0.5144 0.3468 0.1676 0.1017 0.1453 0.0998 19.4 0.4

2 0.5144 0.3595 0.1549 0.1104 0.1284 0.1207 23.46 0.43

3 0.5144 0.3542 0.1602 0.1034 0.1301 0.1207 23.47 0.4

45 1 0.5144 0.3606 0.1538 0.0964 0.1364 0.1278 24.84 0.37

2 0.5144 0.3384 0.176 0.0987 0.1194 0.1203 23.39 0.38

3 0.5144 0.3482 0.1662 0.0979 0.1322 0.1181 22.96 0.38

100

ตารางที่ ค.4 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

60 1 0.5144 0.3607 0.1537 0.0924 0.1436 0.1247 24.24 0.36

2 0.5144 0.3529 0.1615 0.0949 0.1272 0.1308 25.43 0.37

3 0.5144 0.3446 0.1698 0.0942 0.1197 0.1306 25.39 0.37

101

ตารางที่ ค.5 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.2717 0.2427 0.0465 0.1175 0.1077 20.94 0.18

2 0.5144 0.2675 0.2469 0.048 0.0965 0.123 23.91 0.19

3 0.5144 0.2498 0.2646 0.0474 0.0956 0.1068 20.76 0.18

15 1 0.5144 0.3952 0.1192 0.0865 0.1884 0.1202 23.38 0.34

2 0.5144 0.3965 0.1179 0.0828 0.1853 0.1284 24.96 0.32

3 0.5144 0.3924 0.122 0.0828 0.1933 0.1162 22.6 0.32

30 1 0.5144 0.3706 0.1438 0.0757 0.1655 0.1294 25.16 0.29

2 0.5144 0.388 0.1264 0.0736 0.1834 0.131 25.47 0.29

3 0.5144 0.3874 0.127 0.0751 0.1812 0.1311 25.49 0.29

45 1 0.5144 0.3788 0.1356 0.0686 0.1745 0.1357 26.38 0.27

2 0.5144 0.3657 0.1487 0.0705 0.1543 0.1409 27.39 0.27

3 0.5144 0.385 0.1294 0.0682 0.1674 0.1494 29.04 0.27

102

ตารางที่ ค.5 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

60 1 0.5144 0.3749 0.1395 0.0628 0.1725 0.1396 27.14 0.24

2 0.5144 0.3606 0.1538 0.0646 0.1563 0.1397 27.16 0.25

3 0.5144 0.3586 0.1558 0.0622 0.1521 0.1443 28.05 0.24

103

2. ขอมูลเมื่อใชกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์เปนตัวเรงปฏิกิริยา

ตารางที่ ค.6 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.2132 0.3012 0.0496 0.0752 0.0884 17.19 0.19

2 0.5144 0.2253 0.2891 0.0428 0.0727 0.1098 21.35 0.17

3 0.5144 0.2131 0.3013 0.0438 0.0711 0.0982 19.09 0.17

8 1 0.5144 0.2526 0.2618 0.048 0.0981 0.1065 20.7 0.19

2 0.5144 0.2249 0.2895 0.0589 0.0874 0.0786 15.28 0.23

3 0.5144 0.2362 0.2782 0.0404 0.0584 0.1374 26.71 0.16

12 1 0.5144 0.281 0.2334 0.0802 0.0953 0.1055 20.51 0.31

2 0.5144 0.3257 0.1887 0.1032 0.1266 0.0959 18.64 0.4

3 0.5144 0.3044 0.21 0.1058 0.1225 0.0761 14.79 0.41

104

ตารางที่ ค.6 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

15 1 0.5144 0.311 0.2034 0.0903 0.1176 0.1031 20.04 0.35

2 0.5144 0.3243 0.1901 0.1132 0.1273 0.0838 16.29 0.44

3 0.5144 0.3253 0.1891 0.1019 0.1220 0.1014 19.71 0.4

17 1 0.5144 0.2901 0.2243 0.0901 0.0921 0.1079 20.98 0.35

2 0.5144 0.2772 0.2372 0.0972 0.1031 0.0769 14.95 0.38

3 0.5144 0.3291 0.1853 0.0947 0.1378 0.0966 18.78 0.37

20 1 0.5144 0.2762 0.2382 0.0745 0.0844 0.1173 22.8 0.29

2 0.5144 0.2723 0.2421 0.0802 0.1053 0.0868 16.87 0.31

3 0.5144 0.2825 0.2319 0.0763 0.1031 0.1031 20.04 0.3

105

ตารางที่ ค.7 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.2843 0.2301 0.068 0.0952 0.12109 23.54 0.26

2 0.5144 0.2887 0.2257 0.0734 0.0962 0.1191 23.15 0.29

3 0.5144 0.2586 0.2558 0.0647 0.0876 0.10631 20.67 0.25

8 1 0.5144 0.3301 0.1843 0.097 0.1209 0.1122 21.81 0.38

2 0.5144 0.3096 0.2048 0.0884 0.0985 0.1227 23.85 0.34

3 0.5144 0.3086 0.2058 0.0939 0.1085 0.1062 20.65 0.37

12 1 0.5144 0.3621 0.1523 0.1206 0.1324 0.1091 21.21 0.47

2 0.5144 0.3747 0.1397 0.1276 0.1445 0.1026 19.95 0.5

3 0.5144 0.3837 0.1307 0.1298 0.1398 0.1141 22.18 0.5

15 1 0.5144 0.3951 0.1193 0.1379 0.1421 0.1151 22.38 0.54

2 0.5144 0.382 0.1324 0.1252 0.1532 0.1036 20.14 0.49

3 0.5144 0.3896 0.1248 0.123 0.1415 0.1251 24.32 0.48

106

ตารางที่ ค..7 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

17 1 0.5144 0.354 0.1604 0.1115 0.1414 0.1011 19.65 0.43

2 0.5144 0.3636 0.1508 0.1202 0.1304 0.113 21.97 0.47

3 0.5144 0.3606 0.1538 0.1094 0.1212 0.13 25.27 0.43

20 1 0.5144 0.3362 0.1782 0.104 0.1164 0.1158 22.51 0.4

2 0.5144 0.3471 0.1673 0.1084 0.1201 0.1186 23.06 0.42

3 0.5144 0.3154 0.199 0.0924 0.1043 0.1187 23.08 0.36

107

ตารางที่ ค.8 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.3606 0.1538 0.09 0.1463 0.1243 24.16 0.35

2 0.5144 0.3517 0.1627 0.0869 0.1287 0.1361 26.45 0.34

3 0.5144 0.3365 0.1779 0.0982 0.1447 0.0936 18.2 0.38

8 1 0.5144 0.4069 0.1075 0.1376 0.1593 0.11 21.38 0.53

2 0.5144 0.3857 0.1287 0.1294 0.1526 0.1037 20.16 0.5

3 0.5144 0.4023 0.1121 0.1104 0.1609 0.131 25.47 0.43

12 1 0.5144 0.4573 0.0571 0.1642 0.1822 0.1109 21.56 0.64

2 0.5144 0.4534 0.061 0.159 0.1904 0.104 20.22 0.62

3 0.5144 0.4258 0.0886 0.1457 0.1653 0.1148 22.32 0.57

15 1 0.5144 0.4759 0.0385 0.1623 0.1901 0.1235 24.01 0.63

2 0.5144 0.4642 0.0502 0.1572 0.1845 0.1225 23.81 0.61

3 0.5144 0.4681 0.0463 0.1689 0.2053 0.0939 18.25 0.66

108

ตารางที่ ค.8 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

17 1 0.5144 0.4312 0.0832 0.1576 0.1634 0.1102 21.42 0.61

2 0.5144 0.4467 0.0677 0.1435 0.1735 0.1297 25.21 0.56

3 0.5144 0.4403 0.0741 0.1501 0.1755 0.1147 22.3 0.58

20 1 0.5144 0.4224 0.092 0.1431 0.1735 0.1058 20.57 0.56

2 0.5144 0.4389 0.0755 0.1467 0.1828 0.1094 21.27 0.57

3 0.5144 0.3894 0.125 0.1251 0.1453 0.119 23.13 0.49

109

ตารางที่ ค.9 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.3881 0.1263 0.1067 0.1570 0.1244 24.18 0.41

2 0.5144 0.3692 0.1452 0.0945 0.1514 0.1233 23.97 0.37

3 0.5144 0.3662 0.1482 0.1072 0.1314 0.1276 24.81 0.42

8 1 0.5144 0.429 0.0854 0.1321 0.1683 0.1286 25 0.51

2 0.5144 0.451 0.0634 0.1402 0.1824 0.1284 24.96 0.55

3 0.5144 0.4319 0.0825 0.1405 0.1713 0.1201 23.35 0.55

12 1 0.5144 0.4866 0.0278 0.1804 0.2085 0.0977 18.99 0.7

2 0.5144 0.4702 0.0442 0.1635 0.1836 0.1231 23.93 0.64

3 0.5144 0.4745 0.0399 0.1649 0.1821 0.1275 24.79 0.64

15 1 0.5144 0.4947 0.0197 0.1746 0.2168 0.1033 20.08 0.68

2 0.5144 0.4917 0.0227 0.1813 0.1926 0.1178 22.9 0.7

3 0.5144 0.5037 0.0107 0.1691 0.2080 0.1266 24.61 0.66

110

ตารางที่ ค.9 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

17 1 0.5144 0.4567 0.0577 0.1625 0.1734 0.1208 23.48 0.63

2 0.5144 0.4915 0.0229 0.1637 0.1946 0.1332 25.89 0.64

3 0.5144 0.4567 0.0577 0.1625 0.1819 0.1123 21.83 0.63

20 1 0.5144 0.4549 0.0595 0.1552 0.1644 0.1353 26.3 0.6

2 0.5144 0.4415 0.0729 0.1379 0.1841 0.1195 23.23 0.54

3 0.5144 0.4587 0.0557 0.1521 0.1858 0.1208 23.48 0.59

111

ตารางที่ ค.10 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยาตางๆ และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.3817 0.1327 0.0428 0.1635 0.1754 34.1 0.17

2 0.5144 0.3981 0.1163 0.0684 0.1783 0.1514 29.43 0.27

3 0.5144 0.3917 0.1227 0.0433 0.1838 0.1646 32 0.17

8 1 0.5144 0.439 0.0754 0.1046 0.2055 0.1289 25.06 0.41

2 0.5144 0.4559 0.0585 0.1253 0.1839 0.1467 28.52 0.49

3 0.5144 0.465 0.0494 0.1037 0.1905 0.1708 33.2 0.4

12 1 0.5144 0.4885 0.0259 0.1505 0.2196 0.1184 23.02 0.59

2 0.5144 0.472 0.0424 0.132 0.1973 0.1427 27.74 0.51

3 0.5144 0.4921 0.0223 0.1507 0.1939 0.1475 28.67 0.59

15 1 0.5144 0.4948 0.0196 0.1336 0.2285 0.1327 25.8 0.52

2 0.5144 0.5048 0.0096 0.1594 0.2065 0.1389 27 0.62

3 0.5144 0.5058 0.0086 0.1564 0.2154 0.134 26.05 0.61

112

ตารางที่ ค.10 (ตอ)

Times Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (min) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

17 1 0.5144 0.4709 0.0435 0.1253 0.1853 0.1603 31.16 0.49

2 0.5144 0.493 0.0214 0.149 0.2064 0.1376 26.75 0.58

3 0.5144 0.4695 0.0449 0.1382 0.1897 0.1416 27.53 0.54

20 1 0.5144 0.472 0.0424 0.1356 0.1743 0.1621 31.51 0.53

2 0.5144 0.4542 0.0602 0.119 0.1956 0.1396 27.14 0.46

3 0.5144 0.4562 0.0582 0.1105 0.1884 0.1573 30.58 0.43

113

3. ขอมูลเมื่อเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ผสมกับกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเพื่อเพิ่มผลไดของไดเอทิลอีเทอร

ตารางที่ ค.11 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 130 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

1 1 0.5144 0.211 0.3034 0.0441 0.0638 0.1031 20.04 0.17

2 0.5144 0.2499 0.2645 0.0625 0.0846 0.1028 19.98 0.24

3 0.5144 0.2213 0.2931 0.0515 0.0817 0.0881 17.13 0.2

2 1 0.5144 0.2597 0.2547 0.0601 0.1025 0.0971 18.88 0.23

2 0.5144 0.2541 0.2603 0.0721 0.0942 0.0878 17.07 0.28

3 0.5144 0.2536 0.2608 0.0697 0.0802 0.1037 20.16 0.27

3 1 0.5144 0.2597 0.2547 0.0754 0.0837 0.1006 19.56 0.29

2 0.5144 0.3198 0.1946 0.0875 0.1238 0.1085 21.09 0.34

3 0.5144 0.2929 0.2215 0.0798 0.1177 0.0954 18.55 0.31

114

ตารางที่ ค.11 (ตอ)

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

4 1 0.5144 0.3169 0.1975 0.09 0.1248 0.1021 19.85 0.35

2 0.5144 0.2896 0.2248 0.0857 0.1058 0.0981 19.07 0.33

3 0.5144 0.3136 0.2008 0.0982 0.1159 0.0995 19.34 0.38

5 1 0.5144 0.3348 0.1796 0.0977 0.1487 0.0884 17.19 0.38

2 0.5144 0.3157 0.1987 0.1067 0.1263 0.0827 16.08 0.41

3 0.5144 0.3497 0.1647 0.0998 0.1288 0.1211 23.54 0.39

6 1 0.5144 0.3419 0.1725 0.1103 0.1325 0.0991 19.27 0.43

2 0.5144 0.356 0.1584 0.0924 0.1501 0.1135 22.06 0.36

3 0.5144 0.3635 0.1509 0.1198 0.1446 0.0991 19.27 0.47

115

ตารางที่ ค.12 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 140 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

1 1 0.5144 0.2631 0.2513 0.0619 0.0961 0.1051 20.43 0.24

2 0.5144 0.2354 0.279 0.0746 0.0792 0.0816 15.86 0.29

3 0.5144 0.2488 0.2656 0.0657 0.0782 0.1049 20.39 0.26

2 1 0.5144 0.2966 0.2178 0.0924 0.1013 0.1029 20 0.36

2 0.5144 0.2787 0.2357 0.0782 0.1115 0.089 17.3 0.3

3 0.5144 0.2815 0.2329 0.0856 0.0911 0.1048 20.37 0.33

3 1 0.5144 0.3129 0.2015 0.1087 0.1107 0.0935 18.18 0.42

2 0.5144 0.3282 0.1862 0.0974 0.1299 0.1009 19.62 0.38

3 0.5144 0.3108 0.2036 0.0999 0.1050 0.1059 20.59 0.39

4 1 0.5144 0.3385 0.1759 0.1056 0.1468 0.0861 16.74 0.41

2 0.5144 0.3586 0.1558 0.1272 0.1307 0.1007 19.58 0.49

3 0.5144 0.3424 0.172 0.1101 0.1335 0.0988 19.21 0.43

116

ตารางที่ ค.12 (ตอ)

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.3596 0.1548 0.1194 0.1475 0.0927 18.02 0.46

2 0.5144 0.374 0.1404 0.1298 0.1376 0.1066 20.72 0.5

3 0.5144 0.3632 0.1512 0.1243 0.1334 0.1055 20.51 0.48

6 1 0.5144 0.3759 0.1385 0.1296 0.1396 0.1067 20.74 0.5

2 0.5144 0.3845 0.1299 0.1263 0.1573 0.1009 19.62 0.49

3 0.5144 0.3862 0.1282 0.1326 0.1513 0.1023 19.89 0.52

117

ตารางที่ ค.13 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 150 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

1 1 0.5144 0.2798 0.2346 0.0844 0.0899 0.1055 20.51 0.33

2 0.5144 0.2597 0.2547 0.0757 0.0905 0.0935 18.18 0.29

3 0.5144 0.2699 0.2445 0.0781 0.1025 0.0893 17.36 0.3

2 1 0.5144 0.3269 0.1875 0.0978 0.1358 0.0933 18.14 0.38

2 0.5144 0.3204 0.194 0.1075 0.1189 0.094 18.27 0.42

3 0.5144 0.3091 0.2053 0.0989 0.1167 0.0935 18.18 0.38

3 1 0.5144 0.3918 0.1226 0.1297 0.1589 0.1032 20.06 0.5

2 0.5144 0.3533 0.1611 0.1245 0.1357 0.0931 18.1 0.48

3 0.5144 0.3613 0.1531 0.1175 0.1329 0.1109 21.56 0.46

4 1 0.5144 0.4057 0.1087 0.1474 0.1508 0.1075 20.9 0.57

2 0.5144 0.3937 0.1207 0.1387 0.1654 0.0896 17.42 0.54

3 0.5144 0.4 0.1144 0.1444 0.1476 0.108 21 0.56

118

ตารางที่ ค.13 (ตอ)

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.4497 0.0647 0.1559 0.1954 0.0984 19.13 0.61

2 0.5144 0.4288 0.0856 0.1637 0.1724 0.0927 18.02 0.64

3 0.5144 0.4505 0.0639 0.1589 0.1728 0.1188 23.09 0.62

6 1 0.5144 0.4759 0.0385 0.1704 0.1873 0.1182 22.98 0.66

2 0.5144 0.464 0.0504 0.1614 0.2036 0.099 19.25 0.63

3 0.5144 0.4704 0.044 0.1656 0.2037 0.1011 19.65 0.64

119

ตารางที่ ค.14 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 160 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

1 1 0.5144 0.415 0.0994 0.1306 0.1645 0.1199 23.31 0.51

2 0.5144 0.4039 0.1105 0.1309 0.1526 0.1204 23.41 0.51

3 0.5144 0.3784 0.136 0.1204 0.1530 0.105 20.41 0.47

2 1 0.5144 0.446 0.0684 0.1504 0.1742 0.1214 23.6 0.58

2 0.5144 0.4319 0.0825 0.1425 0.1637 0.1257 24.44 0.55

3 0.5144 0.4271 0.0873 0.146 0.1667 0.1144 22.24 0.57

3 1 0.5144 0.4838 0.0306 0.1803 0.1860 0.1175 22.84 0.7

2 0.5144 0.4731 0.0413 0.1731 0.1784 0.1216 23.64 0.67

3 0.5144 0.466 0.0484 0.1611 0.1681 0.1368 26.59 0.63

4 1 0.5144 0.4989 0.0155 0.1837 0.2067 0.1085 21.09 0.71

2 0.5144 0.4948 0.0196 0.1795 0.1835 0.1318 25.62 0.7

3 0.5144 0.4976 0.0168 0.1786 0.1813 0.1377 26.77 0.69

120

ตารางที่ ค.14 (ตอ)

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.4989 0.0155 0.1794 0.1965 0.123 23.91 0.7

2 0.5144 0.4938 0.0206 0.182 0.1894 0.1224 23.79 0.71

3 0.5144 0.4959 0.0185 0.1711 0.1826 0.1422 27.64 0.67

6 1 0.5144 0.4919 0.0225 0.1782 0.1943 0.1194 23.21 0.69

2 0.5144 0.49905 0.01535 0.1821 0.1862 0.13075 25.42 0.71

3 0.5144 0.49465 0.0198 0.1827 0.1901 0.12185 23.69 0.71

121

ตารางที่ ค.15 ผลการทดลองขององคประกอบตางๆ เมื่อทดลองที่ระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที และอุณหภูมิสําหรับทําปฏิกิริยา 170 C โดยเติมกรดซัลฟวริกบริสุทธิ์ที่ปริมาณตางๆ

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

1 1 0.5144 0.3571 0.1573 0.0883 0.1035 0.1653 32.13 0.34

2 0.5144 0.3457 0.1687 0.0957 0.1254 0.1246 24.22 0.37

3 0.5144 0.3628 0.1516 0.0905 0.1212 0.1511 29.37 0.35

2 1 0.5144 0.3801 0.1343 0.1016 0.1367 0.1418 27.57 0.4

2 0.5144 0.3641 0.1503 0.1134 0.1173 0.1334 25.93 0.44

3 0.5144 0.373 0.1414 0.1045 0.1186 0.1499 29.14 0.41

3 1 0.5144 0.3857 0.1287 0.1155 0.1473 0.1229 23.89 0.45

2 0.5144 0.399 0.1154 0.1124 0.1249 0.1617 31.43 0.44

3 0.5144 0.3862 0.1282 0.1234 0.1247 0.1381 26.85 0.48

4 1 0.5144 0.4498 0.0646 0.1486 0.1534 0.1478 28.73 0.58

2 0.5144 0.4379 0.0765 0.1455 0.1507 0.1417 27.55 0.57

3 0.5144 0.3948 0.1196 0.1247 0.1381 0.132 25.66 0.48

122

ตารางที่ ค.15 (ตอ)

Pure Acid Exp. Ethanol (Initial) Ethanol (Used) Ethanol (Remain) DEE H2O Total Loss Total Loss DEE (g) NO. (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (mole) (% mole) Yield

5 1 0.5144 0.4606 0.0538 0.1503 0.1534 0.1569 30.5 0.58

2 0.5144 0.4547 0.0597 0.1447 0.1793 0.1307 25.41 0.56

3 0.5144 0.4746 0.0398 0.1496 0.1674 0.1576 30.64 0.58

6 1 0.5144 0.5028 0.0116 0.1472 0.1943 0.1613 31.36 0.57

2 0.5144 0.4991 0.0153 0.1584 0.1862 0.1545 30.03 0.62

3 0.5144 0.5017 0.0127 0.1507 0.1901 0.1609 31.28 0.59

ภาคผนวก ง

ตัวอยางการคํานวณ

จากสมการการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะหไดเอทิลอีเทอร

2 5 2 5 2 5 2 2C H OH C H OC H + H O Ethanol DEE Water

จะเห็นวาจํานวนอะตอมคารบอนในองคประกอบของ DEE = 4 โมล C / 1 โมล DEE

จากองคประกอบของผลิตภัณฑที่ไดจากการวิเคราะหดวย GC ของขอมูลตาราง ก1.1 ในการทดลองครั้งที่ 3 ที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาผลเปนดังนี้

ตารางที่ ง.1องคประกอบของผลิตภัณฑจากการทดลองครั้งที่ 3 ที่อุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

Ethanol Product CompositionInitial Mole (mol)

(mole) DEE Ethanol Water0.5144 0.0337 0.3197 0.0683

1. การคํานวณคาผลไดของไดเอทิลอีเทอร (YieldDEE)ผลไดของไดเอทิลอีเทอรคือ อัตราสวนระหวางโมลไดเอทิลอีเทอรที่สามารถผลิต

ไดจริงตอโมลไดเอทิลอีเทอรที่สามารถผลิตไดตามทฤษฎี หรือจากสมการการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห ไดเอทิลอีเทอรสามารถคํานวณหาคาผลไดของไดเอทิลอีเทอรไดจากสูตร

123

124

YieldDEE = จํานวนโมลไดเอทิลอีเทอร x 2 จํานวนโมลเอทานอลเริ่มตน

= (0.0337 x 2 )(0.5144) = 0.13

2. การคํานวณหาสมดุลมวลสารของปฏิกิริยาการผลิตไดเอทิลอีเทอร (สมดุลโมล)จากขอมูลการทดลองในตาราง ค.1 สําหรับการทดลองครั้งที่ 3 ที่อุณหภูมิ 130

องศาเซลเซียส และระยะเวลาสําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยา

โมลเอทานอลเริ่มตน = (30 มล.)(0.79 กรัม / มล.) / (46.07 กรัม / โมล)= 0.5144 โมลเอทานอล

จากการวิเคราะหองคประกอบของผลิตภัณฑพบวาประกอบดวยไดเอทิลอีเทอร = 0.0337 โมลเอทานอล = 0.3197 โมลน้ํา = 0.0683 โมล

โมลเอทานอลที่ถูกใชหลังการทําปฏิกิริยา = โมลเอทานอลเริ่มตน - โมลเอทานอลในผลิตภัณฑ= 0.5144 - 0.3197= 0.1947 โมล

โมลทั้งหมดที่สูญหายไปจากระบบ = (โมลเอทานอลเริ่มตน - โมลเอทานอลในผลิตภัณฑ) - โมล DEE ในในผลิตภัณฑ - โมลน้ําในผลิตภัณฑ = 0.5144 - 0.3197 - 0.0337 - 0.0683 = 0.0927

3. การคํานวณความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไดเอทิลอีเทอรเมื่อสิ้นสุดการผลิตไดเอทิลอีเทอรจะมีกรดซัลฟวริกที่ถูกใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา

เหลืออยูภายในถังปฏิกรณ ซึ่งจะนํากรดที่เหลือวิเคราะหหาความเขมขนของกรดซัลฟวริก โดยใชวิธี potentiometry และใชโซเดียมไฮดรอกไซดเปนสารไทเทรต ซึ่งตัวอยางการคํานวณความเขมขนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไดเอทิลอีเทอรที่ อุณหภูมิ 160องศาเซลเซียส และระยะเวลา

125

สําหรับทําปฏิกิริยา 15 นาที โดยใชกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไบโอดีเซลเปนตัวเรงปฏิกิริยาทําไดดังนี้

1. ความหนาแนนของกรดซัลฟวริกที่เหลือจากการผลิตไดเอทิลอีเทอร (วัดดวยพิคโนมิเตอร) คือ 0.883 กรัม / มล.

2. ความเขมขนของโซเดียมไฮดรอกไซดที่ใชไทเทรตคือ 0.2 โมล/ลิตร3. จากการไทเทรตพบวาใชโซเดียมไฮดรอกไซดที่ใชในการไทเทรตคือ 22.3 มล. และ

เมื่อแปลงหนวยใหอยูในรูปของโมลคํานวณไดดังนี้

ปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซดที่ใช = ( 0.2 โมล/ลิตร) (22.3 มล.)/(1000 มล./1 ลิตร)= 0.0045 โมล

4. จากที่กรดซัลฟวริก 1 โมล ทําปฏิกิริยาและสมมูลพอดีกับ โซเดียมไฮดรอกไซด 2 โมล จึงทําใหทราบวามีกรดซัลฟวริกผสมอยูในสารที่เหลืออยูในถังปฏิกรณมีคาดังนี้

ปริมาณกรดซัลฟวริก = 0.0045 โมล/2 = 0.00225 โมลซัลฟวริก

5. ในการวิเคราะหความเขมขนของกรดซัลฟวริกแตละครั้งจะใชปริมาณกรดที่เหลือในถังปฏิกรณครั้งละ 20 มล. ดังนั้นจึงใหทราบความเขมขนที่แทจริงของกรดซัลฟวริกไดดังนี้

มีกรดซัลฟวริกมีความเขมขน = 0.00225 โมลซัลฟวริก/20 มล.= (0.00225 โมลซัลฟวริก/20 มล.)(98 กรัมซัลฟวริก/โมล

ซัลฟวริก)/ (0.883 กรัม/มล.)= 0.01237 กรัมซัลฟวริก/กรัมทั้งหมด

หรือคิดเปน= (0.01237 กรัมซัลฟวริก/กรัมทั้งหมด)(100)= 1.24 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก